WO2020196076A1 - プレス成形体の製造方法 - Google Patents

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WO2020196076A1
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恵造 横山
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帝人株式会社
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    • B29K2309/08—Glass

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a press-formed body.
  • Composite materials using carbon fiber as a reinforcing material have high tensile strength and tensile elastic modulus, and have a small coefficient of linear expansion, so they have excellent dimensional stability, and also have heat resistance, chemical resistance, fatigue resistance, abrasion resistance, and electromagnetic waves.
  • Composite materials using carbon fiber as a reinforcing material are widely applied to automobiles, sports / leisure, aviation / space, general industrial applications, etc. because of their excellent shielding properties and X-ray transparency.
  • thermoplastic carbon fiber composite material has excellent mechanical properties because the carbon fibers are present in the thermoplastic matrix resin, and has a structure of an automobile or the like. Attention is being paid to its application to members.
  • Patent Document 1 a preform produced by laminating a base material having a discontinuous reinforcing fiber and a resin is press-molded to obtain a planar molded product, and then the planar molded product is injected.
  • a method for manufacturing an integrally molded product, which is inserted into a molding die and then injection-molded with a thermoplastic resin to be integrated, is described.
  • Patent Document 2 a fiber-reinforced resin base material containing a thermoplastic resin and a reinforcing fiber having a fiber length of 3 mm or more and less than 100 mm is molded by a mold, and the thermoplastic resin and the reinforcing fiber having a fiber length of 0.02 mm or more and less than 3 mm are formed.
  • a method for producing a fiber-reinforced composite material molded product by injecting a resin composition containing the above-mentioned material is described.
  • Patent Document 3 is a fiber-reinforced resin molded product molded into a three-dimensional shape based on a sheet-shaped base material containing a fiber-reinforced resin, and is configured by connecting plate portions in three or more different directions.
  • a fiber-reinforced resin molded product in which a thick portion is molded by injection molding is described in the corner portion.
  • Patent Document 4 when molding a sheet molding compound containing a thermosetting resin (hereinafter, may be referred to as SMC), a material for molding is cut out from SMC, and then the remaining scraps are pressed at the same time.
  • SMC thermosetting resin
  • Patent Document 1 in order to manufacture an integrally molded product, it is necessary to perform two molding steps of press molding and injection molding, which is inferior in productivity.
  • Patent Documents 2 and 3 describe a method of injecting another fiber-reinforced thermoplastic resin composite material during press processing of a sheet-shaped fiber-reinforced resin base material to produce a molded product.
  • the problem of springback of the reinforced resin base material has not been recognized, and no solution to this problem has been investigated.
  • a molding material for injection molding (described later in the present invention) is pressed while pressing a sheet-shaped molding material (X material described later in the present invention).
  • X material described later in the present invention.
  • the injected Y material is injected, the injected Y material is flowed from a cavity region other than the cavity region forming the elevation portion (for example, the cavity region forming the top surface portion) to the cavity region forming the elevation portion. Even so, there is a problem that the injected Y material cannot pass because the thickness of the bent region of the X material, particularly from the top surface portion to the elevation portion, is increased by the springback.
  • Patent Documents 1 to 3 do not consider this problem at all.
  • an object of the present invention is to stand up from a cavity region other than the cavity region forming the elevation portion when producing a press-molded article having a top surface portion and an elevation portion from a molding material containing carbon fibers and a thermoplastic resin.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a press-molded article capable of flowing an injection molding material in a cavity region forming a surface portion.
  • Patent Document 4 describes press molding using SMC containing a thermosetting resin, it is recognized that there is a problem that occurs when a composite material containing a thermoplastic resin is pattern-cut and press molded. Not.
  • the molding material for press molding is pattern-cut from a composite material containing carbon fibers and a thermoplastic resin. It may be cut out. In this pattern cutting, scraps (parts of the raw material other than the molding material cut out for press molding) are usually generated.
  • the more complicated the shape of the molded product to be manufactured the more the amount of scraps generated tends to increase (that is, the number of molding materials that can be cut out from one composite material tends to decrease). ), Loss of composite material will occur.
  • Patent Document 4 does not consider this problem at all.
  • a further subject of the present invention is to reduce the loss of a composite material containing carbon fiber and a thermoplastic resin, which is a raw material, when a press-molded article is produced from a molding material containing carbon fiber and a thermoplastic resin. It is an object of the present invention to provide a method for producing a press-molded article, which can increase the number of molding materials that can be cut out from one composite material.
  • the present invention provides the following means.
  • [1] The process of arranging the X material in the mold, A step of closing the molding die, starting to apply pressure to a part of the X material, and then injecting the Y material, which is a kneaded material, into the molding die, and the X material and the Y material are described.
  • the process of cold pressing in a molding mold to integrally mold It is a manufacturing method of a press-formed body having Wherein X material comprises a carbon fiber A and a thermoplastic resin R X having a weight average fiber length Lw A, Wherein Y material comprises a carbon fiber B and the thermoplastic resin R Y of the weight average fiber length Lw B, Lw B ⁇ Lw A , Lw A is 1 mm or more and 100 mm or less, The X material has a springback amount of more than 1.0 and less than 14.0.
  • the press-formed body has an elevation portion and a top surface portion, and has an elevation portion and a top surface portion.
  • the Y material is flowed from a cavity region other than the cavity region forming the elevation portion to the cavity region forming the elevation portion.
  • the thickness t1 of the elevation portion and the thickness t2 of the top surface portion satisfy t1> t2.
  • a method for manufacturing a press-formed body [2] The method for producing a press-molded article according to [1], wherein the Y material is injected into a cavity region forming the top surface of the molding die. [3] Wherein X material, wherein is cut out from a composite material M comprising carbon fibers A and the thermoplastic resin R X, [1] or [2] The method for producing a press-molded article according to.
  • [4] The method for producing a press-formed body according to [3], wherein the Y material is obtained by using the remaining scraps obtained by cutting out the X material from the composite material M as a raw material.
  • [5] The method for producing a press-formed body according to [3] or [4], wherein the X material is pattern-cut and cut out from the composite material M.
  • [6] The press molding according to any one of [1] to [5], wherein the volume V X of the X material used and the volume V Y of the Y material used satisfy the relationship of V X ⁇ V Y. How to make a body.
  • a method for manufacturing a press-formed body [13] [1] to [12], the molding die has a cavity in which the thickness T1 of the cavity region forming the elevation portion and the thickness T2 of the cavity region forming the top surface portion are T1> T2.
  • Q X : Q Y which is the ratio of the total weight Q X of the X material to be used to the total weight Q Y of the Y material to be used, is 99: 1 to 50:50.
  • the press according to any one of [1] to [13], wherein the proportion of the Y region made of the Y material is increasing toward at least one in-plane end of the press-formed body.
  • a method for manufacturing a molded body [15] The method for producing a press-formed body according to [14], wherein at least one in-plane end of the press-formed body is formed only in a Y region made of the Y material. [16] The press-formed body has a transition section XY in which an X region made of the X material and a Y region made of the Y material are laminated. The method for producing a press-formed body according to [15], wherein the end portion in the in-plane direction formed only by the Y region is continuously formed with the Y region of the transition section XY.
  • an elevation portion is formed from a cavity region other than the cavity region forming the elevation portion. It is possible to provide a method for producing a press-molded article capable of flowing an injection molding material in a cavity region forming a portion.
  • a further effect of the present invention is that when a press-molded article is produced from a molding material containing carbon fibers and a thermoplastic resin, the loss of a composite material containing carbon fibers and a thermoplastic resin, which is a raw material, can be reduced. The number of molding materials that can be cut out from one composite material can be increased.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an X region composed of an X material and a Y region composed of a Y material in an example of a press-formed body. It is sectional drawing which shows an example of a molding die.
  • A It is a schematic diagram which shows an example of a press-molded body.
  • B is a schematic view showing an example of a press-formed body, and
  • FIG. 4 (a) is an upside-down view of the press-formed body. It is a schematic diagram which shows the position where the gate for injection is provided.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an X region composed of an X material and a Y region composed of a Y material in an example of a press-formed body.
  • FIG. 4 (a) is an upside-down view of the press-formed body.
  • FIG. drawing which shows an example of the X material before heating and the X material which spring
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing how the spring-backed X material prevents the Y material introduced into the cavity region forming the top surface portion from advancing to the cavity region forming the elevation portion.
  • It is a schematic diagram which shows an example of a press-molded body (double hat shape). It is sectional drawing which made up the local protrusion region with Y material. It is assumed that the molded product of the present invention is included before the dotted line.
  • It is a schematic diagram which shows an example of a press-formed body, and a rib is made using a Y material.
  • the method for producing a press-formed body of the present invention is The process of arranging the X material in the mold, A step of closing the molding die, starting to apply pressure to a part of the X material, and then injecting the Y material, which is a kneaded material, into the molding die, and the X material and the Y material are described.
  • a method for manufacturing a press-molded article which comprises a step of cold-pressing in a molding die and integrally molding.
  • X material comprises a carbon fiber A and a thermoplastic resin R X having a weight average fiber length Lw A
  • Y material comprises a carbon fiber B and the thermoplastic resin R Y of the weight average fiber length Lw B, Lw B ⁇ Lw A , Lw A is 1 mm or more and 100 mm or less
  • the X material has a springback amount of more than 1.0 and less than 14.0.
  • the press-formed body has an elevation portion and a top surface portion, and has an elevation portion and a top surface portion. In the cold press, the Y material is flowed from a cavity region other than the cavity region forming the elevation portion to the cavity region forming the elevation portion.
  • the thickness t1 of the elevation portion and the thickness t2 of the top surface portion satisfy t1> t2. This is a method for manufacturing a press-formed body.
  • the method for producing a press-molded article of the present invention uses an X material and a Y material containing at least carbon fibers having different weight average fiber lengths and a thermoplastic resin, and uses an X material (typically).
  • a plate-shaped material) is placed in the molding mold, the molding mold is closed, pressure starts to be applied to at least a part of the X material, and then the Y material, which is an injection molding material, is injected into the molding mold ( Typically, it is charged by an injection device), and the X material and the Y material are cold-pressed in a molding die to produce a press-molded article (sometimes simply referred to as "molded article"). ..
  • X materials include carbon fibers A and the thermoplastic resin R X having a weight average fiber length Lw A.
  • Y material includes carbon fibers B and the thermoplastic resin R Y of the weight average fiber length Lw B.
  • the X material and the Y material are molding materials, and the X material is typically a plate-shaped press molding material, whereas the Y material is a material after kneading. That is, in the present invention, the Y material is a material that can be injected after kneading the Y material precursor containing carbon fiber and the thermoplastic resin RY (and in the subsequent steps, after being injected). Things).
  • the Y material precursor is a material containing carbon fiber and a thermoplastic resin RY , and is a material that becomes a Y material by kneading.
  • the Y material precursor may be a crushed material obtained by crushing the scraps of the X material.
  • Kneading refers to mixing the molten thermoplastic resin RY with the carbon fibers contained in the Y material precursor so that the resin can be injected.
  • Carbon fiber in general
  • the carbon fibers used in the present invention are generally polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers, petroleum / coal pitch-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, cellulose-based carbon fibers, lignin-based carbon fibers, and phenol-based carbon fibers. Carbon fibers and the like are known, but in the present invention, any of these carbon fibers can be preferably used.
  • PAN polyacrylonitrile
  • the carbon fiber used in the present invention may have a sizing agent attached to its surface.
  • the type of the sizing agent is appropriately selected according to the type of carbon fiber and the type of thermoplastic resin used for the X material (composite material M) or the Y material. It is possible, and is not particularly limited.
  • the fiber diameter of the single yarn of carbon fiber used in the present invention (generally, the single yarn may be called a filament) may be appropriately determined according to the type of carbon fiber, and is particularly limited.
  • the average fiber diameter is usually preferably in the range of 3 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably in the range of 4 ⁇ m to 12 ⁇ m, and even more preferably in the range of 5 ⁇ m to 8 ⁇ m.
  • the carbon fiber is in the form of a fiber bundle, it refers to the diameter of the carbon fiber (single yarn) constituting the fiber bundle, not the diameter of the fiber bundle.
  • the average fiber diameter of the carbon fibers can be measured, for example, by the method described in JIS R7607: 2000.
  • the X material (composite material M) in the present invention contains carbon fibers A having a weight average fiber length Lw A.
  • Lw A is longer than the weight average fiber length Lw B of the carbon fibers B contained in the Y material used.
  • the weight average fiber length Lw A of the carbon fibers A is 1 mm or more and 100 mm or less, more preferably 3 mm or more and 80 mm or less, and particularly preferably 5 mm or more and 60 mm or less.
  • Lw A is 100 mm or less, the fluidity of the X material (composite material M) is unlikely to decrease, and a press-formed body having a desired shape can be easily obtained during press molding. Further, when Lw A is 1 mm or more, the mechanical strength of the obtained press-formed body is unlikely to decrease, which is preferable.
  • weight average fiber length of carbon fiber A In the present invention, carbon fibers A having different fiber lengths may be used in combination.
  • the carbon fiber A used in the present invention may have a single peak in the weight average fiber length distribution, or may have a plurality of peaks.
  • the carbon fibers contained in the injection-molded article or the extrusion-molded article are generally those that have undergone a sufficient kneading step to uniformly disperse the carbon fibers in the injection (extruded) molded article.
  • the weight average fiber length is less than 1 mm.
  • the average fiber length of the carbon fiber A can be calculated based on the following formula (1), for example, by measuring the fiber length of 100 fibers randomly extracted from the molded body to a unit of 1 mm using a caliper or the like. it can.
  • the carbon fiber A can be extracted from the press-molded body, for example, by subjecting the press-molded body to a heat treatment at about 500 ° C. for about 1 hour and removing the resin in the furnace.
  • the Y material in the present invention contains carbon fibers B having a weight average fiber length Lw B.
  • Lw B is shorter than the weight average fiber length Lw A of the carbon fibers A contained in the X material (composite material M) used.
  • the weight average fiber length Lw B of the carbon fibers B is preferably 1.0 mm or less.
  • Lw B is 1.0 mm or less, it is easy to manufacture Y material by injection.
  • Lw B is preferably 0.1 mm or more.
  • Lw B is 0.1 mm or more, the mechanical properties in the Y region can be easily guaranteed.
  • the weight average fiber length Lw B of the carbon fibers B contained in the Y material is after kneading, it is contained in the Y region made of the Y material in the press-formed body produced by the production method of the present invention.
  • the weight average fiber length of the carbon fibers is the same as that of Lw B.
  • carbon fibers B having different fiber lengths may be used in combination.
  • the carbon fiber B used in the present invention may have a single peak in the weight average fiber length distribution, or may have a plurality of peaks.
  • the weight average fiber length and the number average fiber length of the carbon fiber B can be measured in the same manner as in the above formulas (1) and (2). The method for measuring the fiber length of the carbon fiber B will be described later.
  • Vf Carbon fiber volume ratio
  • the carbon fiber volume ratio is not particularly limited, but the carbon fiber volume ratio (Vf) is preferably 10 to 60 Vol%, more preferably 20 to 50 Vol%, and even more preferably 25 to 45 Vol%. ..
  • Carbon fiber volume ratio (Vf) 100 x carbon fiber volume / (carbon fiber volume + thermoplastic resin volume) formula (3)
  • Vf Y Vf Y
  • Vf X Vf Y
  • Vf X is preferably 20 to 45 Vol%, more preferably 25 to 40 Vol%.
  • Vf Y is preferably 1 to 40 Vol%, more preferably 5 to 30 Vol%, and even more preferably 10 to 25 Vol%.
  • the thermoplastic resin contained in the X material and the Y material will be described.
  • the thermoplastic resin (thermoplastic matrix resin) used in the present invention is not particularly limited, and a resin having a desired softening point or melting point can be appropriately selected and used.
  • a resin having a softening point in the range of 180 ° C. to 350 ° C. is usually used, but the thermoplastic resin is not limited to this.
  • Thermoplastic resins include polyolefin resins, polystyrene resins, polyamide resins, polyester resins, polyacetal resins (polyoxymethylene resins), polycarbonate resins, (meth) acrylic resins, polyarylate resins, polyphenylene ether resins, polyimide resins, and polyether nitriles.
  • examples thereof include resins, phenoxy resins, polyphenylene sulfide resins, polysulfone resins, polyketone resins, polyether ketone resins, thermoplastic urethane resins, fluororesins, and thermoplastic polybenzoimidazole resins.
  • thermoplastic resin used for the X material and the Y material of the present invention may be only one type or two or more types.
  • Examples of the mode in which two or more types of thermoplastic resins are used in combination include a mode in which thermoplastic resins having different softening points or melting points are used in combination, a mode in which thermoplastic resins having different average molecular weights are used in combination, and the like. Can be done, but this is not the case.
  • thermoplastic resin R X contained in X material is preferably a thermoplastic resin R Y same type thermoplastic resin contained in the Y material.
  • the step of arranging the X material in the molding mold in the present invention can be performed by using a conventionally known method. Since cold pressing is performed in the present invention, it is preferable that the X material is placed in the molding die in a preheated state.
  • the thermoplastic resin contained in the X material is crystalline, it is preferably heated to the melting point or higher and the decomposition temperature or lower, and when it is amorphous, it is preferably heated to the glass transition temperature or higher and the decomposition temperature or lower.
  • the temperature of the molding die is preferably adjusted to be lower than the melting point when the thermoplastic resin contained in the X material is crystalline, and lower than the glass transition temperature when it is amorphous.
  • the X material is preformed before starting the pressing.
  • the springback amount of the X material in the present invention is more than 1.0 and less than 14.0.
  • the springback amount is a value obtained by dividing the plate thickness of the molding material after preheating by the plate thickness of the molding material before preheating. That is, when the plate thickness of the X material before preheating is t X0 and the plate thickness of the X material after preheating is t X1 , the springback amount of the X material is t X1 / t X0 .
  • the preferable springback amount of the X material in the present invention is more than 1.0 and 7.0 or less, more preferably more than 1.0 and 5.0 or less, and further preferably more than 1.0 and 3.0 or less. Even more preferably, it is more than 1.0 and 2.5 or less.
  • Y which is an injection molding material, can be applied to the cavity region where the elevation portion is formed from the cavity region (for example, the cavity region where the top surface portion is formed) other than the cavity region where the elevation portion is formed.
  • the material can be fluidized.
  • T1 is not particularly limited, but the value of T1 is, for example, preferably 1.0 mm or more and less than 5.0 mm, more preferably 1.5 mm or more and less than 4.0 mm, and further preferably 2.0 mm or more and less than 3.5 mm. ..
  • T2 is not particularly limited, but the value of T2 is, for example, preferably 0.5 mm or more and less than 4.0 mm, more preferably 1.0 mm or more and less than 3.5 mm, and further preferably 1.0 mm or more and less than 2.0 mm. ..
  • T1 and T2 is preferably T1> T2 ⁇ 1.2, more preferably T1> T2 ⁇ 1.3, and further preferably T1> T2 ⁇ 1.4.
  • the thickness T1 of the cavity region forming the elevation portion and the plate thickness t X1 of the (springed back) X material after preheating are preferably T1> t X1 .
  • the thickness of the cavity region forming the elevation portion When manufacturing a molded product having an uneven thickness structure on the elevation portion (when the thickness of the elevation portion is not constant), the thickness of the cavity region forming the elevation portion also has an uneven thickness structure.
  • the thickness of the narrowest portion is defined as the thickness T1 of the cavity region forming the elevation portion.
  • the thickness of the cavity region forming the top surface portion also has an uneven thickness structure.
  • the thickness of the narrowest portion is defined as the thickness T2 of the cavity region forming the top surface portion.
  • the Y material contributes to the uneven thickness structure. Since the X material is plate-shaped and the Y material is an injection material, it is easy to manufacture a molded product having an uneven thickness structure.
  • Step of closing the molding die starting to apply pressure to a part of the X material, and then injecting the Y material into the molding die
  • the X material is placed in the mold and then the mold is closed.
  • after closing the molding die typically lowering the molding die
  • starting to apply pressure to a part of the X material preferably pressure on at least a part of the X material. Is injected into the molding die (preferably put into the molding die by an injection device).
  • the pressure gauge provided in the press forming machine that pressure has begun to be applied to a part of the X material. More specifically, it can be confirmed by the pressure being output to the pressure gauge of the press molding machine after the upper mold (molding upper mold) of the molding die is lowered and comes into contact with the X material.
  • the method of injecting the Y material into the molding die is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
  • a method in which a gate is provided in the molding die and Y material is injected from the outside of the molding die by an injection device can be mentioned.
  • the number of gates for injecting the Y material and the position where the gates are provided are not particularly limited, but for example, one gate is provided in the molding lower mold of the cavity region forming the top surface portion of the press molded body. It may be good (see FIG. 3).
  • a mold having two or more gates provided in the molding lower mold of the cavity region forming the top surface portion of the press-formed body, and a gate in the molding upper mold of the cavity region forming the top surface portion of the press-molded body
  • One or more gates are provided in the lower mold or upper mold of the cavity region (for example, the cavity region forming the flange portion) other than the cavity region forming the top surface portion and the elevation portion of the press-formed body. Examples include those provided.
  • the position of the gate and the end of the cavity are far from each other. The reason is that after the Y material reaches the end of the cavity, the Y material flows in the thickness direction of the molded body, and further, the Y material flows back from the end of the cavity toward the center, pushing the X material away. This is because it is unlikely to cause swells.
  • the gate position is not biased. The reason is that it is possible to suppress the occurrence of warpage of the molded product due to the difference in the cooling start time of the molding material caused by the difference in the charging time of the Y material.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example of the molding mold used in the present invention.
  • V X of the X material used and the volume V Y of the Y material used satisfy the relationship of V X ⁇ V Y.
  • V X : V Y is preferably 90:10 to 50:50, more preferably 80:20 to 60:40.
  • V X V Y is 90:10 to 50:50
  • the X material is used to form the main part of the press-formed body, and only the necessary parts (for example, edges and details) have fluidity. It can be formed using a high Y material.
  • the pressure at which the Y material is injected is preferably 30 to 200 kgf / m 2 , and more preferably 40 to 150 kgf / m 2 .
  • the heating temperature of the Y material is not particularly limited, but is preferably 200 to 300 ° C., for example, when nylon 6 is used as the thermoplastic resin.
  • Cold pressing can be performed using a conventionally known method.
  • thermoplastic carbon fiber composite material (sometimes referred to as a general term for X material and Y material) heated to a first predetermined temperature is put into a molding mold set to a second predetermined temperature. After that, pressurize and cool.
  • the cold press method includes at least the following steps A-1) to A-2).
  • Step A-1) A step of heating a thermoplastic carbon fiber composite material to a melting point or higher and a decomposition temperature or lower when the thermoplastic resin is crystalline, and a glass transition temperature or higher and a decomposition temperature or lower when the thermoplastic resin is amorphous.
  • Step A-2) The temperature of the thermoplastic carbon fiber composite material heated in the above step A-1) is adjusted to below the melting point when the thermoplastic resin is crystalline and below the glass transition temperature when the thermoplastic resin is amorphous. The process of placing in a molding mold and pressurizing.
  • thermoplastic carbon fiber composite material By performing these steps, the molding of the thermoplastic carbon fiber composite material can be completed (a press-molded body can be manufactured).
  • step A-2 the shape of the cavity of the molding die is preliminarily shaped by using a molding die different from the molding die used in step A-2). There is a shaping process and so on.
  • step A-2) is a step of applying pressure to the thermoplastic carbon fiber composite material to obtain a molded product having a desired shape.
  • the molding pressure at this time is not particularly limited, but the projected area of the molding cavity cavity is not particularly limited. It is preferably less than 20 MPa, more preferably 10 MPa or less.
  • various steps may be inserted between the above steps at the time of press forming, and for example, vacuum press forming in which press forming is performed while creating a vacuum may be used.
  • the Y material Since the Y material is charged into the molding mold by injection, the Y material when charged into the molding mold is above the melting point and below the decomposition temperature when the thermoplastic resin is crystalline, and glass transition when it is amorphous. Generally, it is heated above the temperature and below the decomposition temperature.
  • the X material is plate-shaped, and the Y material is flowed and rolled in the in-plane direction of the X material to produce a press-formed body.
  • the press-formed body produced by the production method of the present invention has at least a top surface portion and an elevation portion.
  • the top surface portion is a portion including the top surface of the press-formed body.
  • the top surface is integrally connected to the elevation.
  • the elevation portion is a portion including the elevation portion, and is a portion (side surface portion) extending in a direction intersecting the top surface portion.
  • the angle formed by the elevation and the top is not particularly limited, but is preferably more than 90 degrees to less than 180 degrees, more preferably more than 90 degrees to less than 135 degrees, and more than 90 degrees to less than 120 degrees. Is more preferable.
  • the top surface may also be the bottom surface (when viewed upside down) depending on the viewpoint.
  • the press-formed body produced by the production method of the present invention may have a portion other than the top surface portion and the elevation portion.
  • it may have a flange portion connected to the elevation portion.
  • the thickness t1 of the elevation portion and the thickness t2 of the top surface portion of the press-formed body manufactured by the production method of the present invention satisfy the relationship of t1> t2. That is, the thickness of the elevation portion is larger than the thickness of the top surface portion.
  • t1 is not particularly limited, but the value of t1 is preferably 1.0 mm or more and less than 5.0 mm, more preferably 1.5 mm or more and less than 4.0 mm, and further preferably 2.0 mm or more and less than 3.5 mm.
  • t2 is not particularly limited, but the value of t2 is preferably 0.5 mm or more and less than 4.0 mm, more preferably 1.0 mm or more and less than 3.5 mm, and further preferably 1.0 mm or more and less than 2.0 mm.
  • t1 and t2 are preferably t1> t2 ⁇ 1.2, more preferably t1> t2 ⁇ 1.3, and further preferably t1> t2 ⁇ 1.4.
  • the minimum plate thickness of the elevation portion is t1.
  • the minimum plate thickness of the top surface portion is t2. Whether or not the Y material can flow smoothly through the flow path is due to the narrowest portion of the cavity, and it is necessary to widen the narrowest cavity flow path.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an example of a press-formed body manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • the press-formed body 1 of FIG. 1 has a top surface portion 2 and an elevation portion 3 connected to the top surface portion 2. Further, the press-formed body 1 has a flange portion F connected to the elevation portion 3.
  • the press-formed body produced by the present invention may have a T-shaped, L-shaped, U-shaped, hat-shaped (hat-shaped) cross-sectional shape, and a three-dimensional shape including these, and further uneven. It may have a shape (for example, ribs, bosses, etc.).
  • the shape of the press-formed body produced by the present invention is preferably a shape including a portion having a hat-shaped cross section.
  • Q X : Q Y which is the ratio of the total weight Q X of the X material used in the present invention to the total weight Q Y of the Y material used, is 99: 1 to 50:50, and is at least the press-formed body. It is preferable that the proportion of the Y region made of Y material increases toward one end in the in-plane direction, and at least one in-plane end of the press-formed body is made of Y material. It is more preferable that the region is formed only.
  • the press-formed body manufactured in the present invention has a transition section XY in which an X region made of an X material and a Y region made of a Y material are laminated, and is formed only in the Y region in the in-plane direction. Is preferably formed continuously with the Y region of the transition section XY (FIG. 2).
  • the defect (short shot) at the end of the press-formed body is suppressed. It has excellent dimensional stability and reduces the occurrence of burrs.
  • the Y material is a material that flows more easily than the X material, and it is possible to suppress the occurrence of chips by flowing to the edge of the molding die in press molding, and the carbon contained in the Y material. This is because when the weight average fiber length Lw B of the fiber B is 0.1 mm or more, the occurrence of burrs at the ends can be suppressed.
  • Q X : Q Y is more preferably 95: 5 to 50:50, and even more preferably 90:10 to 70:30.
  • Examples of the press-formed body produced by the present invention include the press-formed body shown in FIGS. 2 and 4 in addition to the press-formed body shown in FIG.
  • FIG. 1 and 2 are schematic cross-sectional views of a press-formed body including a portion having a hat-shaped cross section, and FIG. 2 in particular shows an X region made of an X material and a Y region made of a Y material in the press-formed body. It is the cross-sectional schematic diagram shown.
  • the press-formed body produced by the present invention has a flange portion, and at least one in-plane end portion of the flange portion is formed only in the Y region.
  • the flange portion is a portion corresponding to the brim of the hat with respect to a portion having a hat-shaped cross section, and is a portion indicated by reference numeral F in FIG.
  • the press-formed body of FIG. 2 has a portion in which the end portion of the flange portion F in the in-plane direction is formed only in the Y region.
  • FIG. 8 is a double hat-shaped press-molded body.
  • the plate thickness of the top surface (for example, FIG. 8) 801) is reduced, which may result in loss of molding pressure, resulting in deterioration of physical properties and poor appearance.
  • the defective portion can be filled with the Y material, it is possible to more easily manufacture a double hat-shaped press-formed body.
  • FIG. 12A and 12B are schematic views of a press-molded body including a portion having a hat-shaped cross section
  • FIG. 12A is a perspective view of the press-molded body
  • FIG. 12B is a plan view of the press-molded body.
  • 12 (c) is a cross-sectional view (hat shape) when the press-formed body is cut along the one-point chain line s of FIG. 12 (b).
  • the press-formed body of FIG. 12 has an X region (reference numeral X in FIG. 12) and a Y region (reference numeral Y in FIG. 12), and a transition section as shown by the reference numeral xy in FIG. 12 (c).
  • Has XY In the present invention, in order for the obtained press-formed body to have a transition section XY, it is preferable to simultaneously press the X material and the Y material in a state where at least a part of them are overlapped.
  • the method for producing a press-molded article of the present invention is to obtain a molded article by simultaneously pressing the X material and the Y material charged during the pressing of the X material in a molding die (hereinafter, also referred to as "simultaneous pressing"). It is excellent in productivity because a press-molded body can be manufactured by integrally molding in one molding step.
  • the bonding strength between the X region made of the X material and the Y region made of the Y material is also excellent.
  • a Y material that easily flows can be injected and pressed only in a necessary portion, a molded product having a more complicated shape (for example, a molded product having ribs or bosses) can be manufactured. Is possible.
  • injection-press hybrid molding In the present invention, the Y material injected into the mold (preferably inserted into the mold by an injection molding machine) is also press molded with the X material. Since both injection and press are used, the "press molded product" in the present invention can be said to be an "injection-press hybrid molded product".
  • the press-molded article of the present invention may have a molded article region in which the protrusion is made of Y material and the flat surface portion is made of X material. It is assumed that the molded product of the present invention is included before the dotted line drawn in FIG. [About the use of scraps cut out from composite material M]
  • X material is cut out from a composite material M comprising carbon fibers A and the thermoplastic resin R X having a weight average fiber length Lw A (also referred to as "raw base”.) Cut is patterned cut It is more preferable that the fiber is used.
  • the press-molded article When a press-molded article having a complicated shape is produced from a molding material containing carbon fibers and a thermoplastic resin by a preferred method for producing a press-molded article of the present invention, the press-molded article contains carbon fibers and a thermoplastic resin as raw materials.
  • the loss of the composite material can be reduced, and the number of molding materials that can be cut out from one composite material can be increased. The reason will be explained below.
  • press molding is a molding method in which a plate-shaped molding material is heated, and the heated molding material is sandwiched between molding molds and pressed to obtain a molded product having a desired shape.
  • the molding material is made of only a thermoplastic resin, the molding material easily flows during press molding, so that a molded product having a complicated shape can be easily manufactured.
  • the molding material is a thermoplastic carbon fiber composite material, the longer the fiber length of the carbon fiber is, the more difficult it is to flow.
  • the thermoplastic carbon fiber composite material for the purpose of improving the performance of the press molded body.
  • the orientation direction of the carbon fibers is adjusted, if the flow is excessive, the orientation direction of the carbon fibers is disturbed, and there may be a problem that the purpose of improving the performance of the obtained press-formed body cannot be sufficiently achieved.
  • thermoplastic carbon fiber composite material to be used for press molding is used as a raw material base material (composite material M containing carbon fibers and a thermoplastic resin so that a press-molded body having a desired shape can be obtained without much flow. ), It is preferable to cut into a pattern (also referred to as "pattern cut").
  • the pattern cut shape (shape of the X material) is a shape developed by reverse molding analysis with a computer from the three-dimensional shape of the press-molded body to be manufactured.
  • thermoplastic carbon fiber composite material to be used for press molding is cut out from the raw material base material, scraps (parts of the raw material base material other than the thermoplastic carbon fiber composite material cut out for press molding) are generated. .. Since the loss of the composite material M can be improved by reducing the generation of the scraps, the present inventors have paid attention to the improvement of the production efficiency in the manufacturing process of the press-formed body.
  • the present inventors have diligently studied, and if the amount of scraps generated can be reduced (the number of thermoplastic carbon fiber composite materials cut out from one raw material base material can be increased), the production efficiency should be increased. I thought I could do it.
  • the above-mentioned "increasing the number of thermoplastic carbon fiber composite materials cut out from one raw material base material” means that the number is increased when cutting out one type of thermoplastic carbon fiber composite material. It also includes cutting out two or more different shapes of thermoplastic carbon fiber composite materials and increasing the total number of them.
  • thermoplastic carbon fiber composite material X material in the present invention
  • thermoplastic carbon fiber composite material when manufacturing a press-formed body including a portion having a hat-shaped cross section shown in FIG. 12, it is desirable to cut the thermoplastic carbon fiber composite material into the shape shown in FIG.
  • Reference numeral 1301 in FIG. 13 indicates a raw material base material.
  • a large amount of scrap material reference numeral 1302 in FIG. 13 is generated.
  • thermoplastic body in the case of producing a press-formed body including a portion having a hat-shaped cross-sectional shape shown in FIG. 12, the thermoplastic body has a shape like Xm shown in FIG.
  • a carbon fiber composite material (X material) is used after pattern cutting.
  • Reference numeral 1301 in FIG. 14 indicates a raw material base material.
  • the amount of scraps (reference numeral 1302 in FIG. 14) generated is smaller than that in the case of FIG.
  • thermoplastic carbon fiber composite material (X material) having a shape as shown in FIG. 14
  • the X material is placed in a molding die and molded.
  • the Y material which is a kneaded material, is injected into the molding mold, and the X material and the Y material are cold pressed in the molding mold. , Integrated molding. Since the weight average fiber length Lw B of the carbon fibers B contained in the Y material is shorter than the weight average fiber length of the carbon fibers contained in the X material, the Y material is more likely to flow than the X material.
  • Y material is a material that flows more easily than X material because pressure is applied by injection.
  • FIG. 12 shows. The shown press-molded product can be produced.
  • the method for producing a press-molded article of the present invention is to obtain a molded article by simultaneously pressing the X material and the Y material charged during the pressing of the X material in a molding die (hereinafter, also referred to as "simultaneous pressing"). It is excellent in productivity because a press-molded body can be manufactured by integrally molding in one molding step.
  • the bonding strength between the X region made of the X material and the Y region made of the Y material is also excellent.
  • X material is preferably one which is cut out from a composite material M comprising carbon fibers A and the thermoplastic resin R X having a weight average fiber length Lw A.
  • the X material is pattern-cut and cut out from the composite material M because the effect of the present invention is more prominently exhibited.
  • the shape of the X material is preferably a shape developed by reverse molding analysis with a computer from the three-dimensional shape of the press-molded body to be manufactured.
  • the composite materials M and X are preferably plate-shaped.
  • the composite materials M and X can be produced by a known method without particular limitation.
  • a thermoplastic matrix resin may be pre-impregnated in the opened carbon fiber bundle and then cut.
  • the Y material is preferably obtained by using the remaining scraps obtained by cutting out the X material from the composite material M as a raw material, and using the remaining scraps obtained by cutting out the X material from the composite material M as a raw material. It is more preferable that it is obtained. As a result, the offcuts can be effectively used and the loss of the composite material can be reduced.
  • the Y material is obtained by kneading the remaining scrap material obtained by cutting out the X material from the composite material M and the thermoplastic resin so as to obtain a desired Vf Y.
  • weight means mass.
  • the raw materials used in the following production examples and examples are as follows.
  • the decomposition temperature is a measurement result by thermogravimetric analysis.
  • Teijin Limited carbon fiber "Tenax” registered trademark
  • STS40-24K average fiber diameter 7 ⁇ m
  • Polyamide 6 Polyamide 6: Hereinafter, it may be abbreviated as PA6.
  • Crystalline resin melting point 225 ° C, decomposition temperature (in air) 300 ° C, 2.
  • the weight average fiber length of the carbon fibers A contained in the X region of the press-formed body can also be measured by the same method as described above after removing the thermoplastic resin contained in the X region.
  • Carbon fiber B contained in Y material A portion corresponding to the Y material was cut out from the press-formed body to remove the thermoplastic resin, and then the obtained carbon fibers were put into water containing a surfactant and sufficiently stirred by ultrasonic vibration. The stirred dispersion was randomly collected with a measuring spoon to obtain an evaluation sample, and the length of 3000 fibers was measured with an image analyzer LuzexAP manufactured by Nireco.
  • the number average fiber length Ln B and the weight average fiber length Lw B were obtained in the same manner as in the above formulas (1) and (2).
  • Springback amount Cut the molding material into 100 mm x 100 mm, stack two sheets, insert a thermocouple in the center of the mating surface, and put it in a preheating furnace heated to the upper and lower heater temperature of 340 ° C. Heat until When the thermocouple temperature reaches 275 ° C., it is taken out from the furnace, cooled and solidified, and the wall thickness after preheating is measured.
  • the springback amount is the ratio of the wall thickness before preheating to the wall thickness after preheating, and is expressed by the following formula.
  • the obtained composite material was heated at 2.0 MPa for 5 minutes in a press apparatus heated to 260 ° C. to obtain a plate-shaped raw material base material (composite material M) having an average thickness of 1.4 mm.
  • composite material M composite material having an average thickness of 1.4 mm.
  • the carbon fiber volume ratio (Vf) was 35 Vol%
  • the fiber length of the carbon fibers was a constant length
  • the weight average fiber length was 20 mm.
  • the X material was prepared by pattern-cutting from a plate-shaped raw material base material.
  • the weight average fiber length Lw A of the carbon fibers contained in the X material was 20 mm
  • the fiber volume ratio (Vf X ) of the X material was 35 Vol%.
  • a Y material was prepared from the scraps generated after the X material was prepared. Specifically, the scrap material is supplied to a commercially available cutting machine for cutting.
  • the volume of the cutting piece can be adjusted to a preferable size by measuring the volume distribution of the cutting piece by appropriately changing the cutting blade size, the cutting blade interval, the crushing time, and the rotation speed of the cutting machine. Further, the cut pieces are passed through a filter, and the cut pieces having a certain particle size or less are collected. The cut pieces that do not pass through the filter are supplied to the cutting machine again for cutting. By adjusting the opening area of the filter in this way, preferable cut pieces can be obtained as an aggregate.
  • Nylon 6 resin A1030 manufactured by Unitika Ltd. was additionally added to the aggregate of the obtained cut pieces to prepare a Y material precursor.
  • the Y material precursor is heated to melt the thermoplastic resin, and the kneaded product is prepared, and the material immediately before being put into the press molding mold is used as the Y material.
  • the weight average fiber length Lw B of the carbon fibers contained in the Y material was measured and found to be 0.3 mm.
  • the fiber volume ratio (Vf Y ) of the Y material was 10 Vol%.
  • the Y material precursor supplied from the supply port of the melt-kneader is uniformly melted by the heating and melting action from the outside, the shear heat generation of the material itself, and the kneading action accompanying the rotation of the screw body in the heating cylinder.
  • the resin is kneaded by shear flow. Since the remaining scraps obtained by cutting out the X material are used as the raw material for the Y material, the carbon fibers are already impregnated with the thermoplastic resin.
  • the lower mold 5 is for injecting the Y material into the central portion of the cavity region forming the top surface of the press-molded body (the center of the top surface portion of the molded body; 201 in FIG. 5).
  • One gate 6 is provided.
  • the temperature of the mold is 150 ° C.
  • the molding cavity was designed so that the thickness t1 of the elevation portion of the molded body was 3.0 mm and the thickness t2 of the top surface portion was 2.0 mm.
  • the Y material was injected into the molding die from the gate 6 (the heating temperature of the Y material is 240 ° C., and Y The injection pressure of the material was 110 kgf / m 2. Approximately 1078 Pa). Then, the X material and the Y material were simultaneously pressed by pressurizing at a press pressure of 5 MPa for 1 minute to produce a press-formed body having the shape shown in FIG. And the total weight Q X of X materials used, the ratio of the total weight Q Y of Y materials used Q X: Q Y is 73: was 27.
  • the thickness t1 of the elevation portion of the obtained molded product, the thickness tx of the X region occupied by the elevation portion, the thickness ty of the Y region occupied by the elevation portion, and the thickness t2 of the top surface portion were measured. The results are shown in Table 1.
  • the molding cavity was designed so that the thickness t1 of the elevation portion of the molded body was 2.0 mm and the thickness t2 of the top surface portion was 2.0 mm.
  • Example 1 a press-formed body in which the thickness of the elevation portion was larger than the thickness of the top surface portion could be manufactured.
  • Example 1 used a Y material (injection molding material) having a weight ratio smaller than that of Comparative Example 1, the thickness of the Y region occupied in the elevation portion was larger than the thickness of the X region occupied in the elevation portion. It is considered that the Y material smoothly flowed from the cavity region forming the top surface to the cavity region forming the elevation surface.
  • a schematic cross-sectional view of the molded product obtained in Example 1 is as shown in FIG. 2, and the end portion in the in-plane direction (end portion of the flange portion) is formed only in the Y region.
  • a further effect of the present invention is that the loss of the composite material (raw material) containing the carbon fiber and the thermoplastic resin can be reduced, and the number of molding materials that can be cut out from one composite material can be increased.
  • the following reference experiments were conducted to verify. (Evaluation of short shot) The flange portion (end portion) of the obtained press-formed body was observed, and the occurrence of short shots (chips) was evaluated according to the following criteria.
  • the obtained composite material was heated at 2.0 MPa for 5 minutes in a press device heated to 260 ° C., and a plate-shaped raw material base material (composite material M) having an average thickness of 1.5 mm, a width of 800 mm and a length of 1000 mm was used.
  • a plate-shaped raw material base material composite material M having an average thickness of 1.5 mm, a width of 800 mm and a length of 1000 mm was used.
  • Vf carbon fiber volume ratio
  • the fiber length of the carbon fibers was a constant length
  • the weight average fiber length was 20 mm.
  • FIG. 19 is a plan view of the cut out X material (Xm in FIG. 15), in which the lengths a1, a3, a4, and a6 are 50 mm, the length a2 is 260 mm, and the length a5 is 380 mm. Met.
  • the weight average fiber length Lw A of the carbon fibers contained in the X material was 20 mm, and the fiber volume ratio (Vf X ) of the X material was 35 Vol%.
  • Vf X fiber volume ratio
  • a Y material was prepared from the scraps (the remaining portion obtained by cutting out the Xm in FIG. 15) generated after the X material (Xm in FIG. 15) was prepared. Specifically, the scrap material is supplied to a commercially available cutting machine for cutting.
  • the volume of the cutting piece can be adjusted to a preferable size by measuring the volume distribution of the cutting piece by appropriately changing the cutting blade size, the cutting blade interval, the crushing time, and the rotation speed of the cutting machine. Further, the cut pieces are passed through a filter, and the cut pieces having a certain particle size or less are collected. The cut pieces that do not pass through the filter are supplied to the cutting machine again for cutting. By adjusting the opening area of the filter in this way, preferable cut pieces can be obtained as an aggregate.
  • Nylon 6 resin A1030 manufactured by Unitika Ltd. was additionally added to the aggregate of the obtained cut pieces to prepare a Y material precursor.
  • the Y material precursor is heated to melt the thermoplastic resin, and the kneaded product is prepared, and the material immediately before being put into the press molding mold is used as the Y material.
  • the weight average fiber length LwB of the carbon fibers contained in the Y material was measured and found to be 0.3 mm.
  • the fiber volume ratio (Vf Y ) of the Y material was 10 Vol%.
  • the Y material precursor supplied from the supply port of the melt-kneader is uniformly melted by the heating and melting action from the outside, the shear heat generation of the material itself, and the kneading action accompanying the rotation of the screw body in the heating cylinder.
  • the resin is kneaded by shear flow. Since the remaining scraps obtained by cutting out the X material are used as the raw material for the Y material, the carbon fibers are already impregnated with the thermoplastic resin.
  • the X material is dried in a hot air dryer at 120 ° C. for 4 hours, then heated to 290 ° C. by an infrared heater, and X is placed in a molding die composed of a molding upper die 4 and a molding lower die 5 as shown in FIG. The material was placed.
  • the molding lower mold 5 is provided with one gate 6 for injecting the Y material into the central portion of the region serving as the top surface of the press-molded body.
  • the temperature of the mold is 150 ° C.
  • the Y material was injected into the molding die from the gate 6 (the heating temperature of the Y material is 240 ° C., and Y The injection pressure of the material was 110 kgf / m 2. Approximately 1078 Pa). Then, the X material and the Y material were simultaneously pressed by pressurizing at a press pressure of 5 MPa for 1 minute to produce a press-formed body having the shape shown in FIG.
  • the X material (Xm in FIG. 16) was cut from a plate-shaped raw material base material as shown in FIG. 16 (all the cut X materials have the same shape).
  • the X material (Xm in FIG. 16) had a plate shape having a length of 480 mm and a width of 360 mm.
  • a press-molded body was manufactured by performing press molding in the same manner as in Reference Example 1 except that the X material was used and the Y material was not used.
  • the proportion of the Y region made of Y material increases toward at least one in-plane end, and at least one in-plane direction is used. The end was formed only in the Y region made of Y material.
  • the Y material is used in addition to the X material, and the press pressure can be applied more uniformly than in the reference comparative example 1 in which only the X material is used.

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Abstract

本発明は、Ｘ材料を成形型内に配置する工程、前記成形型を閉じて、前記Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、混練された材料であるＹ材料を前記成形型内に射出する工程、及び前記Ｘ材料と前記Ｙ材料とを前記成形型内でコールドプレスして、一体成形する工程、を有するプレス成形体の製造方法であって、前記Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含み、前記Ｙ材料は、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含み、ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、前記Ｘ材料は、スプリングバック量が１．０超１４．０未満であり、前記プレス成形体は、立面と天面を有し、前記コールドプレスにおいて、前記Ｙ材料を、前記立面となる部分以外の領域から前記立面となる部分に流動させ、前記立面の厚みｔ１と、前記天面の厚みｔ２が、ｔ１＞ｔ２を満たす、プレス成形体の製造方法を提供する。

Description

プレス成形体の製造方法
本発明は、プレス成形体の製造方法に関する。
　炭素繊維を強化材として使用した複合材料は、引張強度・引張弾性率が高く、線膨張係数が小さいので寸法安定性に優れ、さらに耐熱性、耐薬品性、耐疲労特性、耐摩耗性、電磁波シールド性、及びＸ線透過性にも優れることから、炭素繊維を強化材として使用した複合材料は、自動車、スポーツ・レジャー、航空・宇宙、一般産業用途などに幅広く適用されている。
　特に、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料（熱可塑性炭素繊維複合材料）は、熱可塑性のマトリックス樹脂内に炭素繊維が存在しているため、機械物性に優れており、自動車等の構造部材への適用が注目されている。
　例えば特許文献１には、不連続の強化繊維と樹脂を有してなる基材を積層して作製したプリフォームをプレス成形して面状成形体を得た後に、該面状成形体を射出成形の金型にインサートし、その後、熱可塑性樹脂を射出成形して、一体化する、一体化成形品の製造方法が記載されている。
　特許文献２には、熱可塑性樹脂と繊維長３ｍｍ以上１００ｍｍ未満の強化繊維を含む繊維強化樹脂基材を金型によって賦形しながら、熱可塑性樹脂と繊維長０．０２ｍｍ以上３ｍｍ未満の強化繊維を含む樹脂組成物を射出する、繊維強化複合材料成形品の製造方法が記載されている。
　また、特許文献３には、繊維強化樹脂を含むシート状の基材を元に３次元形状に成形された繊維強化樹脂成形品であって、相互に異なる３方向以上の板部が連なって構成される角部に、射出成形により肉厚部を成形した繊維強化樹脂成形品が記載されている。
　特許文献４には、熱硬化性樹脂を含むシートモールディングコンパウンド（以下、ＳＭＣと呼ぶ場合がある）を成形するにあたって、ＳＭＣから成形するための材料を切り出した後、残った端材を同時にプレスして成形体を製造する発明が記載されている。
特開２０１０－２５３９３８号公報 国際公開第２０１６／１６７３４９号パンフレット 特開２０１８－１２２５７３号公報 米国特許出願公開第２０１９／００１６０１６号明細書
　しかしながら、特許文献１に記載された発明では、一体化成形品を製造するためには、プレス成形と射出成形の２回の成形工程を行う必要があり、生産性に劣る。
　特許文献２及び３には、シート状の繊維強化樹脂基材のプレス加工中に、別の繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を射出して、成形体を製造する方法が記載されているが、繊維強化樹脂基材がスプリングバックする課題は認識されておらず、この課題についての解決手段は検討されていない。
　炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含むシート状の成形材料は、プレス成形の際に加熱すると、加熱前に比べて厚みが増大することがある（この現象を「スプリングバック」と呼ぶ）。
　したがって、天面部と立面部を有する成形体を製造する際に、シート状の成形材料（本発明においては後述するＸ材料）をプレスしながら、射出成形用の成形材料（本発明においては後述するＹ材料）を射出すると、射出されたＹ材料を、立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域（例えば、天面部を形成するキャビティ領域）から立面部を形成するキャビティ領域に流動させようとしても、Ｘ材料の特に天面部から立面部に至る屈曲領域の厚みがスプリングバックにより増大しているため、射出させたＹ材料が通れないという問題がある。
　特許文献１～３では、この問題については一切検討されていない。
　そこで本発明の課題は、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形材料から天面部と立面部を有するプレス成形体を製造する際に、立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域から立面部を形成するキャビティ領域に、射出成形材料を流動させることができるプレス成形体の製造方法を提供することにある。
　次に、本発明の更なる課題である、生産性（材料ロス）について述べる。特許文献４には、熱硬化性樹脂を含んだＳＭＣを用いたプレス成形が記載されているものの、熱可塑性樹脂を含む複合材料をパターンカットしてプレス成形する際に発生する問題については認識されていない。
　すなわち、シート状の成形材料からプレス成形体（特に、複雑形状を有する成形体）を製造する場合、炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料から、プレス成形のための成形材料をパターンカットして切り出すことがある。このパターンカットでは、通常、端材（原料のうち、プレス成形に供するために切り出された成形材料以外の部分）が発生する。特に、製造しようとする成形体の形状が複雑であるほど、端材の発生量は増加する傾向にあり（すなわち、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数が少なくなる傾向にあり）、複合材料のロスが発生してしまう。特許文献４では、この問題については一切検討されていない。
　そこで、本発明の更なる課題は、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形材料からプレス成形体を製造する際に、原料である、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料のロスを低減でき、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数を多くすることができる、プレス成形体の製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］
　Ｘ材料を成形型内に配置する工程、
　前記成形型を閉じて、前記Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、混練された材料であるＹ材料を前記成形型内に射出する工程、及び
　前記Ｘ材料と前記Ｙ材料とを前記成形型内でコールドプレスして、一体成形する工程、
を有するプレス成形体の製造方法であって、
　前記Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含み、
　前記Ｙ材料は、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含み、
　ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
　ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、
　前記Ｘ材料は、スプリングバック量が１．０超１４．０未満であり、
　前記プレス成形体は、立面部と天面部を有し、
　前記コールドプレスにおいて、前記Ｙ材料を、前記立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域から前記立面部を形成するキャビティ領域に流動させ、
　前記立面部の厚みｔ１と、前記天面部の厚みｔ２が、ｔ１＞ｔ２を満たす、
プレス成形体の製造方法。
［２］
　前記成形型の前記天面部を形成するキャビティ領域に前記Ｙ材料を射出する、［１］に記載のプレス成形体の製造方法。
［３］
　前記Ｘ材料は、前記炭素繊維Ａ及び前記熱可塑性樹脂ＲＸを含む複合材料Ｍから切り出されたものである、［１］又は［２］に記載のプレス成形体の製造方法。
［４］
　前記Ｙ材料は、前記複合材料Ｍから前記Ｘ材料を切り出した残りの端材を原料として得られたものである、［３］に記載のプレス成形体の製造方法。
［５］
　前記Ｘ材料は前記複合材料Ｍからパターンカットされて切り出されたものである、［３］又は［４］に記載のプレス成形体の製造方法。
［６］
　使用する前記Ｘ材料の体積ＶＸと、使用する前記Ｙ材料の体積ＶＹとが、ＶＸ≧ＶＹの関係を満たす、［１］～［５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［７］
　重量平均繊維長ＬｗＢは１．０ｍｍ以下である、［１］～［６］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［８］
　前記プレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含む、［１］～［７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［９］
　前記Ｘ材料の繊維体積割合ＶｆＸと、前記Ｙ材料の繊維体積割合ＶｆＹとの関係が、ＶｆＸ≧ＶｆＹである、［１］～［８］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１０］
　前記Ｘ材料が板状であり、前記Ｘ材料の面内方向に前記Ｙ材料を流動して延面して、前記プレス成形体を製造する、［１］～［９］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１１］
　前記Ｙ材料が、前記複合材料Ｍから前記Ｘ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含む、［３］～［５］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１２］
　前記プレス成形体がフランジ部を有し、前記フランジ部の少なくとも１つの端部が前記Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されている、［１］～［１１］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１３］
　前記成形型は、前記立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、前記天面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ２とが、Ｔ１＞Ｔ２であるキャビティを有する、［１］～［１２］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１４］
　使用する前記Ｘ材料の全重量ＱＸと、使用する前記Ｙ材料の全重量ＱＹとの比であるＱＸ：ＱＹが、９９：１～５０：５０であり、
　前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部に向けて、前記Ｙ材料からなるＹ領域の占める割合が増加している、［１］～［１３］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
［１５］
　前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、前記Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されている、［１４］に記載のプレス成形体の製造方法。
［１６］
　前記プレス成形体は、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有し、
　前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、［１５］に記載のプレス成形体の製造方法。
［１７］
　前記立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、スプリングバックしたＸ材料の板厚ｔＸ１とが、Ｔ１＞ｔＸ１を満たす、［１３］に記載のプレス成形体の製造方法。
［１８］
　前記Ｘ材料の形状は、前記プレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状である、［１］～［１７］のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
　本発明によれば、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形材料から天面部と立面部を有するプレス成形体を製造する際に、立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域から立面部を形成するキャビティ領域に、射出成形材料を流動させることができるプレス成形体の製造方法を提供することができる。
　本発明の更なる効果は、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形材料からプレス成形体を製造する際に、原料である、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料のロスを低減でき、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数を多くすることができる。
プレス成形体の一例を示す断面模式図である。 プレス成形体の一例におけるＸ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域を示した断面模式図である。 成形型の一例を示す断面模式図である。 （ａ）プレス成形体の一例を示す模式図である。（ｂ）プレス成形体の一例を示す模式図であり、図４（ａ）プレス成形体の上下を逆さまにしたものである。 射出用のゲートが設けられた位置を示す模式図である。 加熱前のＸ材料と加熱後のスプリングバックしたＸ材料の一例を示す断面模式図である。 スプリングバックしたＸ材料によって、天面部を形成するキャビティ領域へ投入されたＹ材料が立面部を形成するキャビティ領域への進行を阻まれている様子を示した断面模式図である。 プレス成形体の一例を示す模式図である（ダブルハット形状）。 局所的な突起領域をＹ材料で作成した断面模式図である。点線よりも先に、本発明の成形体が含まれるものとする。 プレス成形体の一例を示す模式図であり、Ｙ材料を用いてリブを作成している。 プレス成形体の一例を示す模式図であり、Ｙ材料を用いてリブを作成している。 プレス成形体の一例を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）における一点鎖線ｓで切断した場合の断面図である。 原料基材（複合材料Ｍ）からのＸ材料の切り出し方を示す模式図である。 原料基材（複合材料Ｍ）からのＸ材料の切り出し方を示す模式図である。 原料基材からのＸ材料の切り出し方を示す模式図である。 原料基材からのＸ材料の切り出し方を示す模式図である。 成形型の一例の断面を示す模式図である。 端部にショートショットが発生したプレス成形体の一例を示す模式図である。 原料基材から切り出したＸ材料を示す模式図である。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　本発明のプレス成形体の製造方法は、
　Ｘ材料を成形型内に配置する工程、
　前記成形型を閉じて、前記Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、混練された材料であるＹ材料を前記成形型内に射出する工程、及び
　前記Ｘ材料と前記Ｙ材料とを前記成形型内でコールドプレスして、一体成形する工程、を有するプレス成形体の製造方法であって、
　前記Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含み、
　前記Ｙ材料は、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含み、
　ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
　ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、
　前記Ｘ材料は、スプリングバック量が１．０超１４．０未満であり、
　前記プレス成形体は、立面部と天面部を有し、
　前記コールドプレスにおいて、前記Ｙ材料を、前記立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域から前記立面部を形成するキャビティ領域に流動させ、
　前記立面部の厚みｔ１と、前記天面部の厚みｔ２が、ｔ１＞ｔ２を満たす、
プレス成形体の製造方法である。
　上記のように、本発明のプレス成形体の製造方法は、少なくとも、互いに重量平均繊維長の異なる炭素繊維を含み、かつ熱可塑性樹脂を含む、Ｘ材料とＹ材料とを用い、Ｘ材料（典型的には板状の材料）を成形型内に配置し、成形型を閉じて、Ｘ材料の少なくとも一部に圧力が加わり始めた後、射出成形材料であるＹ材料を成形型内に射出（典型的には、射出装置により投入）し、Ｘ材料とＹ材料とを成形型内でコールドプレスして、プレス成形体（単に「成形体」と呼ぶこともある。）を製造するものである。
　まず、Ｘ材料及びＹ材料に含まれる炭素繊維について説明する。
　Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含む。
　Ｙ材料は、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含む。
　Ｘ材料及びＹ材料は成形材料であるが、Ｘ材料は典型的には板状のプレス成形材料であるのに対し、Ｙ材料は混練された後の材料である。すなわち、本発明において、Ｙ材料とは、炭素繊維及び熱可塑性樹脂ＲＹを含むＹ材料前駆体を混練した後の、射出できる状態にあるもの（及びその後の工程においては、射出された後のもの）をいう。
　Ｙ材料前駆体とは、炭素繊維及び熱可塑性樹脂ＲＹを含む材料であり、混練によりＹ材料となる材料である。Ｙ材料前駆体は、Ｘ材料の端材を破砕して得られた破砕材でも良い。
　混練とは、溶融した熱可塑性樹脂ＲＹとともに、Ｙ材料前駆体に含まれる炭素繊維を混ぜ、射出できる状態にすることをいう。
　通常、Ｙ材料前駆体に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長は、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢよりも長い。
［炭素繊維］
１．炭素繊維全般
　本発明に用いられる炭素繊維としては、一般的にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、リグニン系炭素繊維、フェノール系炭素繊維などが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの炭素繊維であっても好適に用いることができる。なかでも、本発明においては引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)系炭素繊維を用いることが好ましい。
２．炭素繊維のサイジング剤
　本発明に用いられる炭素繊維は、表面にサイジング剤が付着しているものであってもよい。サイジング剤が付着している炭素繊維を用いる場合、当該サイジング剤の種類は、炭素繊維の種類、及び、Ｘ材料（複合材料Ｍ）又はＹ材料に用いる熱可塑性樹脂の種類に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。
３．炭素繊維の繊維直径
　本発明に用いられる炭素繊維の単糸（一般的に、単糸はフィラメントと呼ぶ場合がある）の繊維直径は、炭素繊維の種類に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。平均繊維直径は、通常、３μｍ～５０μｍの範囲内であることが好ましく、４μｍ～１２μｍの範囲内であることがより好ましく、５μｍ～８μｍの範囲内であることがさらに好ましい。炭素繊維が繊維束状である場合は、繊維束の径ではなく、繊維束を構成する炭素繊維（単糸）の直径を指す。炭素繊維の平均繊維直径は、例えば、ＪＩＳＲ７６０７：２０００に記載された方法によって測定することができる。
［炭素繊維Ａ］
　本発明におけるＸ材料（複合材料Ｍ）は重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａを含む。ＬｗＡは用いるＹ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢよりも長い。炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡは、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、３ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが更に好ましく、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ＬｗＡが１００ｍｍ以下であれば、Ｘ材料（複合材料Ｍ）の流動性が低下しにくく、プレス成形の際に所望の形状のプレス成形体を得られやすい。また、ＬｗＡが１ｍｍ以上の場合、得られるプレス成形体の機械強度が低下しにくく、好ましい。
［炭素繊維Ａの重量平均繊維長］
　本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ａを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ａは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。なお、射出成形体や押出成形体に含まれる炭素繊維は、炭素繊維を射出（押出）成形体中で均一に炭素繊維を分散させるために十分な混練工程を経たものは一般的に炭素繊維の重量平均繊維長は１ｍｍ未満となる。
　炭素繊維Ａの平均繊維長は、例えば、成形体から無作為に抽出した１００本の繊維の繊維長を、ノギス等を用いて１ｍｍ単位まで測定し、下記式（１）に基づいて求めることができる。
　個々の炭素繊維の繊維長をＬｉ、測定本数をｊとすると、数平均繊維長（Ｌｎ）と重量平均繊維長（Ｌｗ）とは、一般的に以下の式（１）、（２）により求められる。
Ｌｎ＝ΣＬｉ／ｊ・・・式（１）
Ｌｗ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）・・・式（２）
　繊維長が一定長の場合は数平均繊維長と重量平均繊維長は同じ値になる。プレス成形体からの炭素繊維Ａの抽出は、例えば、プレス成形体に対し、５００℃×１時間程度の加熱処理を施し、炉内にて樹脂を除去することによって行うことができる。
［炭素繊維Ｂ］
　本発明におけるＹ材料は重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂを含む。ＬｗＢは用いるＸ材料（複合材料Ｍ）に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長ＬｗＡよりも短い。
　炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢは、好ましくは１.０ｍｍ以下である。ＬｗＢが１.０ｍｍ以下であれば、射出によってＹ材料を製造しやすい。また、ＬｗＢは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であれば、Ｙ領域における機械物性が担保しやすい。
　なお、Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢは、混練された後のものであるため、本発明の製造方法により製造されたプレス成形体においてＹ材料からなるＹ領域に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長は、ＬｗＢと同じである。
［炭素繊維Ｂの重量平均繊維長］
　本発明においては繊維長が互いに異なる炭素繊維Ｂを併用してもよい。換言すると、本発明に用いられる炭素繊維Ｂは、重量平均繊維長の分布において単一のピークを有するものであってもよく、あるいは複数のピークを有するものであってもよい。
　炭素繊維Ｂの重量平均繊維長及び数平均繊維長は、上述の式（１）、（２）と同じように測定可能である。なお、炭素繊維Ｂの繊維長の測定方法については後述する。
［Ｘ材料及びＹ材料における炭素繊維の体積割合］
　Ｘ材料とＹ材料のそれぞれについて、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、下記式（３）で求めることができる。
　炭素繊維体積割合に特に限定は無いが、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は、１０～６０Ｖｏｌ％であることが好ましく、２０～５０Ｖｏｌ％であることがより好ましく、２５～４５Ｖｏｌ％であればさらに好ましい。
　炭素繊維体積割合（Ｖｆ）＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）式（３）
　本発明においては、Ｘ材料の炭素繊維体積割合ＶｆＸとＹ材料の炭素繊維体積割合ＶｆＹとが、ＶｆＸ≧ＶｆＹの関係を満たすことが、製造プロセス上好ましい。炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料（原料基材）からＸ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料をＹ材料として用いた場合、ＶｆＸ＝ＶｆＹとなり、端材を砕いた後、更に熱可塑性樹脂を添加してＹ材料を製造した場合はＶｆＸ＞ＶｆＹとなる。すなわち、ＶｆＸ≧ＶｆＹとなるような製造方法を採用すれば、Ｘ材料を切り出した後に残った端材を効率的に利用できる。
　ＶｆＸは、好ましくは２０～４５Ｖｏｌ％であり、より好ましくは２５～４０Ｖｏｌ％である。
　ＶｆＹは、好ましくは１～４０Ｖｏｌ％であり、より好ましくは５～３０Ｖｏｌ％であり、更に好ましくは１０～２５Ｖｏｌ％である。
次に、Ｘ材料及びＹ材料に含まれる熱可塑性樹脂について説明する。
［熱可塑性樹脂］
　本発明に用いられる熱可塑性樹脂（熱可塑性のマトリクス樹脂）は特に限定されるものではなく、所望の軟化点又は融点を有するものを適宜選択して用いることができる。熱可塑性樹脂としては、通常、軟化点が１８０℃～３５０℃の範囲内のものが用いられるが、これに限定されるものではない。
　熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂（ポリオキシメチレン樹脂）、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂フッ素系樹脂、熱可塑性ポリベンゾイミダゾール樹脂等を挙げることができる。
　本発明のＸ材料及びＹ材料に用いられる熱可塑性樹脂は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。２種類以上の熱可塑性樹脂を併用する態様としては、例えば、相互に軟化点又は融点が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様や、相互に平均分子量が異なる熱可塑性樹脂を併用する態様等を挙げることができるが、この限りではない。
　また、Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＸと、Ｙ材料に含まれる熱可塑性樹脂ＲＹと同種の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
［Ｘ材料を成形型内に配置する工程］
　本発明におけるＸ材料を成形型内に配置する工程は、従来公知の方法を用いて行うことができる。本発明ではコールドプレスを行うため、Ｘ材料は予め加熱された状態で成形型内に配置されることが好ましい。Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加熱することが好ましい。また、成形型の温度は、Ｘ材料に含まれる熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満に温度調節されていることが好ましい。このように、Ｘ材料及び成形型の温度を調節することで、好適にコールドプレスを行うことができる。
　なお、プレスを開始する前に、Ｘ材料は予備賦形されることが好ましい。
　本発明におけるＸ材料のスプリングバック量は１．０超１４．０未満である。ここで、スプリングバック量とは、予熱後の成形材料の板厚を、予熱前の成形材料の板厚で割った値である。すなわち、予熱前のＸ材料の板厚をｔＸ０とし、予熱後のＸ材料の板厚をｔＸ１とした場合、Ｘ材料のスプリングバック量は、ｔＸ１／ｔＸ０である。本発明におけるＸ材料の好ましいスプリングバック量は１．０超７．０以下であり、より好ましくは１．０超５．０以下であり、更に好ましくは１．０超３．０以下であり、より一層好ましくは１．０超２．５以下である。
　本発明では、成形型として、立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、天面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ２とが、Ｔ１＞Ｔ２であるキャビティを有する成形型を用いることが好ましい。このような成形型を用いることで、立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域（例えば、天面部を形成するキャビティ領域）から立面部を形成するキャビティ領域に、射出成形材料であるＹ材料を流動させることができる。
　Ｔ１の値は特に限定されないが、Ｔ１の値は、例えば、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ未満が好ましく、１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ未満がより好ましく、２．０ｍｍ以上３．５ｍｍ未満が更に好ましい。
　Ｔ２の値は特に限定されないが、Ｔ２の値は、例えば、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ未満が好ましく、１．０ｍｍ以上３．５ｍｍ未満がより好ましく、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満が更に好ましい。
　また、Ｔ１とＴ２の関係はＴ１＞Ｔ２×１．２であることが好ましく、Ｔ１＞Ｔ２×１．３であることがより好ましく、Ｔ１＞Ｔ２×１．４であることが更に好ましい。
なお、プレス成形体の厚みと成形型キャビティの厚みは対応しており、原則として、Ｔ１＝ｔ１であり、Ｔ２＝ｔ２である。
　本発明において、立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、予熱後の（スプリングバックした）Ｘ材料の板厚ｔＸ１とは、Ｔ１＞ｔＸ１であることが好ましい。
　Ｘ材料のスプリングバック量が１．０超の場合、図６に示すように、加熱前の厚みがｔＸ０であるＸ材料を加熱するとスプリングバックによりＸ材料の厚みがｔＸ１に増加する。これを図７のように、成形下型５に載置し、ｔ１＝ｔ２（すなわちＴ１＝Ｔ２）かつＴ１≦ｔＸ１であるプレス成形体を製造する場合（成形キャビティを用いた場合）、混練された材料であるＹ材料を天面部を形成するキャビティ領域から投入しても、Ｙ材料はスプリングバックしたＸ材料に阻まれて、立面部やフランジ部などを形成するための成形型キャビティ領域へ進むことができない。
　立面部が偏肉構造である成形体を製造する場合は（立面部の厚みが一定でない場合は）、立面部を形成するキャビティ領域の厚みも偏肉構造となる。この場合、最狭部の厚みを、立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１とする。同様に、天面部の板厚が偏肉構造である成形体を製造する場合は（天面部の厚みが一定でない場合は）、天面部を形成するキャビティ領域の厚みも偏肉構造となる。この場合、最狭部の厚みを、天面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ２とする。Ｙ材料が円滑に流路を流動できるか否かは、キャビティの最狭部に起因するためであり、最も狭いキャビティ流路を広げておくと好ましい。
　プレス成形体の立面部、天面部、フランジ部などに偏肉構造（厚みが一定でない部分）を有する場合、Ｙ材料が偏肉構造に寄与する。Ｘ材料は板状である一方、Ｙ材料は射出材料であるため、偏肉構造の成形体を製造しやすい。
　例えば、２ｍｍから徐々に３ｍｍとなる偏肉構造を有する成形体を製造する場合、１ｍｍ厚みのＸ材料を成形型に載置すると、残りの１ｍｍ～２ｍｍの偏肉領域はＹ材料によって形成される。
［成形型を閉じて、Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、Ｙ材料を成形型内に射出する工程］
　本発明では、Ｘ材料を成形型内に配置した後、成形型を閉じる。ここで、本発明では、成形型を閉じて（典型的には、成形上型を下降させて）、Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後（好ましくはＸ材料の少なくとも一部に圧力が加わり始めた直後）、Ｙ材料を成形型内に射出（好ましくは射出装置により成形型内に投入）する。
　Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めたことは、通常、プレス成形機に備わっている圧力計により確認することができる。より具体的には、成形型の上型（成形上型）が下降してきて、Ｘ材料に接した後に、プレス成形機の圧力計に圧力が出力されることにより確認することができる。
　また、Ｙ材料を成形型内に射出する方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、成形型にゲートを設けておき、成形型の外部から射出装置によりＹ材料を射出する方法が挙げられる。Ｙ材料を射出するためのゲートの数やゲートを設ける位置については特に限定されないが、例えば、プレス成形体の天面部を形成するキャビティ領域の成形下型にゲートを１つ設けたものであってもよい（図３参照）。また、他の例としては、プレス成形体の天面部を形成するキャビティ領域の成形下型にゲートを２つ以上設けたもの、プレス成形体の天面部を形成するキャビティ領域の成形上型にゲートを１つ以上設けたもの、プレス成形体の天面部及び立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域（例えばフランジ部を形成するキャビティ領域）の成形下型又は上型にゲートを１つ以上設けたもの、などが挙げられる。
　ゲートの位置とキャビティの端部（フランジ部などの端部）が遠い方が好ましい。その理由は、キャビティの端部にＹ材料が到達した後、成形体板厚方向にＹ材料が流動し、更には、キャビティの端部から中央へ向かってＹ材料が逆流し、Ｘ材料を押しのけて、うねりなどを生じさせることが少ないためである。
　また、ゲートの位置が偏っていない方が好ましい。その理由は、Ｙ材料の投入時間差から生じる成形材料の冷却開始時間差によって成形体の反りが発生するのを抑制できるためである。
　ゲートを多数設定してＹ材料の投入時間を短くすることが可能であるが、本発明では、ゲートの数は少ない方が好ましい場合がある。その理由は、射出ゲートから射出されたＹ材料同士が成形型内で衝突することによるウェルドの発生を抑制し、強度の低下を抑制できるためである。
　本発明で用いる成形型の一例の断面模式図を図３に示す。
　本発明では、使用するＸ材料の体積ＶＸと、使用するＹ材料の体積ＶＹとが、ＶＸ≧ＶＹの関係を満たすことが好ましい。ＶＸ：ＶＹは、９０：１０～５０：５０であることが好ましく、８０：２０～６０：４０であることがより好ましい。
　ＶＸ：ＶＹが９０：１０～５０：５０であると、例えば、Ｘ材料を用いてプレス成形体の主要な部分を形成し、必要な部分（例えば端部や細部など）のみ流動性が高いＹ材料を用いて形成することができる。
　Ｙ材料を射出するときの圧力は、好ましくは３０～２００ｋｇｆ／ｍ２であり、より好ましくは４０～１５０ｋｇｆ／ｍ２である。また、Ｙ材料の加熱温度に特に限定は無いが、例えば熱可塑性樹脂としてナイロン６を使用した場合、２００～３００℃であることが好ましい。
［Ｘ材料とＹ材料とを成形型内でコールドプレスして、一体成形する工程］
　コールドプレスは従来公知の方法を用いて行うことができる。
　コールドプレス法は、例えば、第１の所定温度に加熱した熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料及びＹ材料の総称として呼ぶ場合がある）を第２の所定温度に設定された成形型内に投入した後、加圧・冷却を行う。
　具体的には、熱可塑性炭素繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂が結晶性である場合、第１の所定温度は融点以上であり、第２の所定温度は融点未満である。熱可塑性樹脂が非晶性である場合、第１の所定温度はガラス転移温度以上であり、第２の所定温度はガラス転移温度未満である。すなわち、コールドプレス法は、少なくとも以下の工程Ａ－１）～Ａ－２）を含んでいる。
　工程Ａ－１）熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温する工程。
　工程Ａ－２）上記工程Ａ－１）で加温された熱可塑性炭素繊維複合材料を、熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点未満、非晶性の場合はガラス転移温度未満に温度調節された成形型に配置し、加圧する工程。
　これらの工程を行うことで、熱可塑性炭素繊維複合材料の成形を完結させることができる（プレス成形体を製造することができる）。
　上記の各工程は、上記の順番で行う必要があるが、各工程間に他の工程を含んでもよい。他の工程とは、例えば、工程Ａ－２）の前に、工程Ａ－２）で利用される成形型と別の賦形型を利用して、成形型のキャビティの形状に予め賦形する賦形工程等がある。また、工程Ａ－２）は、熱可塑性炭素繊維複合材料に圧力を加えて所望形状の成形体を得る工程であるが、このときの成形圧力については特に限定はしないが、成形型キャビティ投影面積に対して２０ＭＰａ未満が好ましく、１０ＭＰａ以下であるとより好ましい。また、当然のことであるが、プレス成形時に種々の工程を上記の工程間に入れてもよく、例えば真空にしながらプレス成形する真空プレス成形を用いてもよい。
　なお、Ｙ材料は射出によって成形型に投入されるため、成形型内に投入される際のＹ材料は熱可塑性樹脂が結晶性の場合は融点以上分解温度以下、非晶性の場合はガラス転移温度以上分解温度以下に加温されているのが一般的である。
　本発明では、Ｘ材料が板状であり、Ｘ材料の面内方向にＹ材料を流動して延面して、プレス成形体を製造することが好ましい。
［プレス成形体］
　本発明の製造方法により製造されるプレス成形体は、少なくとも天面部と立面部を有する。天面部とはプレス成形体の天面を含む部分である。天面部は立面部と一体的に接続している。立面部とは立面を含む部分であり、天面部と交差する方向に延びている部分（側面部）である。立面部と天面部のなす角度は特に限定されないが、例えば９０度超～１８０度未満であることが好ましく、９０度超～１３５度未満であることがより好ましく、９０度超～１２０度未満であることが更に好ましい。
　なお、天面部は見方によっては（プレス成形体の上下を逆さまにして見れば）底面部ともなる。
　本発明の製造方法により製造されるプレス成形体は、天面部及び立面部以外の部分を有していてもよい。例えば、立面部に接続したフランジ部などを有していてもよい。
　本発明の製造方法により製造されるプレス成形体の立面部の厚みｔ１と、天面部の厚みｔ２とは、ｔ１＞ｔ２の関係を満たす。すなわち、立面部の厚みの方が天面部の厚みよりも大きい。
　ｔ１の値は特に限定されないが、ｔ１の値は１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ未満が好ましく、１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ未満がより好ましく、２．０ｍｍ以上３．５ｍｍ未満が更に好ましい。
　ｔ２の値は特に限定されないが、ｔ２の値は０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ未満が好ましく、１．０ｍｍ以上３．５ｍｍ未満がより好ましく、１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満が更に好ましい。
　また、ｔ１とｔ２の関係はｔ１＞ｔ２×１．２であることが好ましく、ｔ１＞ｔ２×１．３であることがより好ましく、ｔ１＞ｔ２×１．４であることが更に好ましい。
　なお、プレス成形体の立面部が偏肉構造である場合は（立面部の厚みが一定でない場合は）、立面部の最小板厚をｔ１とする。
　同様に、天面部の板厚が偏肉構造である場合は（天面部の厚みが一定でない場合は）、天面部の最小板厚をｔ２とする。Ｙ材料が円滑に流路を流動できるか否かは、キャビティの最狭部に起因するためであり、最も狭いキャビティ流路を広げておく必要がある。
　本発明の製造方法により製造されるプレス成形体の一例の断面模式図を図１に示す。図１のプレス成形体１は、天面部２と、天面部２に接続する立面部３とを有する。また、プレス成形体１は、立面部３に接続するフランジ部Ｆを有する。
　本発明により製造されるプレス成形体は、断面形状がＴ字型、Ｌ字型、コの字型、ハット型（ハット形状）およびこれらを含む三次元形状のものであってもよく、さらに凹凸形状（例えばリブ、ボスなど）を有していてもよい。本発明により製造されるプレス成形体の形状は、断面形状がハット形状である部分を含む形状であることが好ましい。
　本発明で使用するＸ材料の全重量ＱＸと、使用するＹ材料の全重量ＱＹとの比であるＱＸ：ＱＹは、９９：１～５０：５０であり、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部に向けて、Ｙ材料からなるＹ領域の占める割合が増加していることが好ましく、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されていることがより好ましい。
　また、本発明において製造されるプレス成形体は、Ｘ材料からなるＸ領域と、Ｙ材料からなるＹ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有し、Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されていることが好ましい（図２）。
　上記のように、プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されているにより、プレス成形体の端部の欠損（ショートショット）が抑制され、寸法安定性に優れ、かつバリの発生も低減する。その理由は、Ｙ材料の方がＸ材料よりも流動しやすい材料であり、プレス成形において成形型の端まで流動することで欠けの発生を抑制することができるため、及びＹ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢが０．１ｍｍ以上であることで、端部のバリの発生も抑制できるためである。
　ＱＸ：ＱＹは、９５：５～５０：５０であることがより好ましく、９０：１０～７０：３０であることが更に好ましい。
　本発明により製造されるプレス成形体の例としては、図１に示したプレス成形体の他にも、図２や図４に示したプレス成形体などが挙げられる。
　図１及び図２は断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体の断面模式図であり、特に図２は、プレス成形体中のＸ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域を示した断面模式図である。
　本発明により製造されるプレス成形体は、フランジ部を有し、当該フランジ部の少なくとも１つの面内方向の端部がＹ領域のみで形成されていることが好ましい。フランジ部とは、断面形状がハット形状である部分については、ハットのつばに相当する部分であり、図２において符号Ｆで示される部分である。図２のプレス成形体は、フランジ部Ｆの面内方向の端部はＹ領域のみで形成されている部分を有している。
　図８はダブルハット形状のプレス成形体である。図８のようなダブルハット形状の場合、立面部のＸ材料が成形上型によって下にひきずられながら成形されるため、Ｘ材料のみ使用したプレス成形では、天面の板厚（例えば図８の８０１）が減少することによって成形圧を損失し、物性低下および外観不良を引き起こす可能性がある。
　本発明では、Ｙ材料で欠損部分を補填することができるため、より容易にダブルハット形状のプレス成形体を製造することが可能である。
　また、図１０や図１１の１００１のように、ハット部分にリブを設けることも可能である。リブを設けることで、プレス成形体の剛性を向上できる。
　本発明により製造されるプレス成形体のその他の例としては、図１２に示したプレス成形体が挙げられる。図１２は断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体の模式図であり、図１２（ａ）はプレス成形体の斜視図であり、図１２（ｂ）はプレス成形体の平面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）の一点鎖線ｓでプレス成形体を切断した場合の断面図（ハット形状）である。図１２のプレス成形体は、Ｘ領域（図１２中の符号Ｘ）とＹ領域（図１２中の符号Ｙ）を有し、かつ図１２（ｃ）中の符号ｘｙで示したような遷移区間ＸＹを有する。本発明では、得られるプレス成形体が遷移区間ＸＹを有するものとするために、Ｘ材料とＹ材料の少なくとも一部が重なった状態で同時プレスすることが好ましい。
　本発明のプレス成形体の製造方法は、Ｘ材料と、Ｘ材料のプレス中に投入されたＹ材料とを成形型内で同時にプレス（以下「同時プレス」ともいう）して成形体を得るため、１回の成形工程で一体成形してプレス成形体を製造することができるため生産性に優れる。
　また、本発明では、同時プレスするため、得られるプレス成形体において、Ｘ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域との接合強度にも優れる。
　さらに、本発明では、流動しやすいＹ材料を必要な部分にのみ射出してプレスすることもできるため、より複雑な形状の成形体（例えば、リブやボスを有する成形体など）を製造することが可能である。
［射出-プレスのハイブリッド成形体］
　本発明では成形型内に射出されるY材料も（好ましくは射出成形機によって成形型内へインサートされる）、X材料とともにプレス成形される。射出とプレスが両方使われているため、本発明における「プレス成形体」とは「射出-プレスのハイブリッド成形体」ともいえる。
［その他の領域］
　Ｘ材料の歩留まりをよくするため、局所的な突起形状はＹ材料のみで製造すると好ましい。例えば図９に描かれているように、突起部はＹ材料で作成し、平面部はＸ材料で作成した成形体領域を、本発明のプレス成形体は有していても良い。なお、図９で描かれた点線よりも先に、本発明の成形体が含まれるものとする。
［複合材料Ｍから切り出された端材の利用について］
　Ｘ材料は重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含む複合材料Ｍ（「原料基材」とも呼ぶ。）から切り出されたものであることが好ましく、パターンカットされて切り出されたものであることがより好ましい。
　本発明のプレス成形体の好ましい製造方法により、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形材料から複雑形状を有するプレス成形体を製造する際に、原料である、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料のロスを低減できき、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数を多くすることができる。理由について以下に説明する。
　一般的に、プレス成形は、板状の成形材料を加熱し、加熱された成形材料を成形型で挟んで加圧することにより、所望の形状の成形体を得る成形方法である。成形材料が熱可塑性樹脂のみからなる場合は、プレス成形の際に成形材料が流動しやすいため、複雑な形状の成形体も容易に製造することができる。しかしながら、成形材料が熱可塑性炭素繊維複合材料である場合は、炭素繊維の繊維長が長いほど流動しにくくなるし、例えばプレス成形体の性能の向上を目的として、熱可塑性炭素繊維複合材料中の炭素繊維の配向方向を調整している場合は、流動させ過ぎると炭素繊維の配向方向に乱れが生じ、得られるプレス成形体の性能の向上の目的が十分に達成できないといった問題も起こり得る。
　そこで、あまり流動させなくても所望の形状のプレス成形体を得ることができるように、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を、原料基材（炭素繊維と熱可塑性樹脂を含む複合材料Ｍ）から切り出す際に、パターン状にカットする（「パターンカット」ともいう）ことが好ましい。
　なお、パターンカット形状（Ｘ材料の形状）は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。
　ただし、プレス成形に供する熱可塑性炭素繊維複合材料を原料基材から切り出すと端材（原料基材のうち、プレス成形に供するために切り出された熱可塑性炭素繊維複合材料以外の部分）が発生する。この端材の発生を低減することで、複合材料Ｍのロスを改良できるため、プレス成形体の製造工程における生産効率向上に本発明者らは着目した。
　本発明者らは鋭意検討し、発生する端材の量を少なくする（１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする）ことができれば、生産効率を高くすることができると考えた。なお、上記「１枚の原料基材から切り出す熱可塑性炭素繊維複合材料の数をより多くする」ということには、１種類の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出す際にその数をより多くすることのみならず、異なる２種以上の形状の熱可塑性炭素繊維複合材料を切り出し、それらの合計の数をより多くすることも含むものである。
　そして、原料基材からの熱可塑性炭素繊維複合材料（本発明におけるＸ材料）の切り方を検討することで、生産効率を高くすることが可能となった。
　例えば、図１２に示した断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合に、図１３に示した形状に熱可塑性炭素繊維複合材料をカットするのが望ましいとする。図１３の符号１３０１は原料基材を示している。この場合、図１３に示した形状にパターンカットすると、端材（図１３中の符号１３０２）が大量に発生する。
　これに対して、本発明の好ましい態様では、同じ図１２に示した断面形状がハット形状である部分を含むプレス成形体を製造する場合において、図１４に示したＸｍのような形状に熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）をパターンカットして用いる。図１４の符号１３０１は原料基材を示している。図１４に示した形状にパターンカットすると、端材（図１４中の符号１３０２）の発生量は図１３の場合に比べて少ない。このようにパターンカットする形状を工夫することで、１つの原料基材から得られる熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）の数を増やし、発生する端材の量を削減することができる。
　本発明の好ましい態様では、図１４のような形状の熱可塑性炭素繊維複合材料（Ｘ材料）を用いて所望の形状のプレス成形体を製造するに際して、Ｘ材料を成形型内に配置し、成形型を閉じて、Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、混練された材料であるＹ材料を成形型内に射出して、Ｘ材料とＹ材料とを成形型内でコールドプレスして、一体成形する。Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂの重量平均繊維長ＬｗＢは、Ｘ材料に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長よりも短いため、Ｙ材料はＸ材料よりも流動しやすい。
　また、Ｙ材料は射出による圧力が加わるため、Ｘ材料よりも流動しやすい材料である。本発明では、Ｘ材料とＹ材料を併用することにより、Ｘ材料として、（図１３に示した形状のＸｍよりも小さい）図１４に示した形状のＸｍを用いた場合にも、図１２に示したプレス成形体を製造することができる。
　本発明のプレス成形体の製造方法は、Ｘ材料と、Ｘ材料のプレス中に投入されたＹ材料とを成形型内で同時にプレス（以下「同時プレス」ともいう）して成形体を得るため、１回の成形工程で一体成形してプレス成形体を製造することができるため生産性に優れる。
　また、本発明では、同時プレスするため、得られるプレス成形体において、Ｘ材料からなるＸ領域とＹ材料からなるＹ領域との接合強度にも優れる。
　さらに、本発明では、流動しやすいＹ材料を必要な部分にのみ射出してプレスすることもできるため、より複雑な形状の成形体を製造することが可能である。
次に、Ｘ材料（複合材料Ｍ）及びＹ材料に含まれる炭素繊維について説明する。
Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡ の炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸ を含む複合材料Ｍから切り出されたものが好ましい。
　本発明の効果がより顕著に発揮されるという理由から、前述のように、Ｘ材料は複合材料Ｍからパターンカットされて切り出されたものであることが好ましい。
　Ｘ材料の形状は、製造するプレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状であることが好ましい。
　また、複合材料Ｍ及びＸ材料は板状であることが好ましい。なお、複合材料Ｍ及びＸ材料は特に限定なく公知の方法で製造することができる。例えば、予め熱可塑性のマトリクス樹脂を、開繊した炭素繊維束に含浸させた後にカットして作成しても良い。
　Ｙ材料は、複合材料ＭからＸ材料を切り出した残りの端材を原料として得られたものであることが好ましく、複合材料ＭからＸ材料を切り出した残りの端材を砕いた材料を原料として得られたものであることがより好ましい。これにより、端材を有効に利用することができ、複合材料のロスを低減することができる。
　また、Ｙ材料は所望のＶｆＹとなるように、複合材料ＭからＸ材料を切り出した残りの端材と、熱可塑性樹脂とを混錬して得られたものであることも好ましい。
［その他］
　本発明において、重量は質量の意味である。
　以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
１．以下の製造例、実施例で用いた原料は以下の通りである。なお、分解温度は、熱重量分析による測定結果である。
（ＰＡＮ系炭素繊維）
　帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０－２４Ｋ（平均繊維径７μｍ）
（熱可塑性樹脂）
　ポリアミド６：以下、ＰＡ６と略する場合がある。
　結晶性樹脂、融点２２５℃、分解温度（空気中）３００℃、
２．評価方法
２．１炭素繊維体積割合（Ｖｆ）の分析
　プレス成形体のＸ領域とＹ領域からそれぞれサンプルを切り出し、５００℃×１時間、炉内にて熱可塑性樹脂を燃焼除去し、処理前後の試料の質量を秤量することによって炭素繊維と熱可塑性樹脂の質量を算出した。次に、各成分の比重を用いて、炭素繊維と熱可塑性樹脂の体積割合を算出した。
　Ｖｆ＝１００×炭素繊維体積／（炭素繊維体積＋熱可塑性樹脂体積）
２．２重量平均繊維長の分析
　Ｘ材料、Ｙ材料、プレス成形体に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長の測定は、予め５００℃×１時間程度、炉内にて熱可塑性樹脂を除去して測定する。
２．２．１Ｘ材料に含まれる炭素繊維Ａ
　プレス成形体より、Ｘ材料に該当していた箇所を切り出してＸ材料に含まれる熱可塑性樹脂を除去した後、無作為に抽出した炭素繊維１００本の長さをノギスで１ｍｍ単位まで測定して記録し、測定した全ての炭素繊維の長さ（Ｌｉ、ここでｉ＝１～１００の整数）から、次式により重量平均繊維長（ＬｗＡ）を求めた。
　ＬｗＡ＝（ΣＬｉ２）／（ΣＬｉ）・・・式（２）
　なお、プレス成形体のＸ領域に含まれる炭素繊維Ａの重量平均繊維長についても、Ｘ領域に含まれる熱可塑性樹脂を除去したあと、上記と同様の方法で測定することができる。
２．２．２Ｙ材料に含まれる炭素繊維Ｂ
　プレス成形体より、Ｙ材料に該当していた箇所を切り出して熱可塑性樹脂を除去した後、得られた炭素繊維を界面活性剤入りの水に投入し、超音波振動により充分に撹拌させた。撹拌された分散液を計量スプーンによりランダムに採取し評価用サンプルを得て、ニレコ社製画像解析装置ＬｕｚｅｘＡＰにて繊維数３０００本の長さを計測した。
炭素繊維長の測定値を用いて、前述の式（１）、（２）と同様にして数平均繊維長ＬｎＢ、重量平均繊維長ＬｗＢを求めた。
２．４．スプリングバック量
　成形材料を１００ｍｍ×１００ｍｍにカットして２枚重ね合わせ、合わせ面中央部に熱電対を挿入して、上下ヒーター温度３４０℃に加熱した予熱炉に投入し、熱電対温度が２７５℃になるまで加熱する。熱電対温度が２７５℃に達した時点で炉から取り出し、冷却固化させ予熱後の肉厚を測定する。予熱前肉厚と予熱後の肉厚比をスプリングバック量とし、下記式で表わす。
　スプリングバック量＝予熱後の肉厚ｔＸ１（ｍｍ）／予熱前の肉厚ｔＸ０（ｍｍ）
［実施例１］
（原料基材の製造）
　炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０－２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み１．４ｍｍの板状の原料基材（複合材料Ｍ）を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５Ｖｏｌ％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（Ｘ材料の作成）
　Ｘ材料を、板状の原料基材からパターンカットして作成した。Ｘ材料に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長ＬｗＡは２０ｍｍであり、Ｘ材料の繊維体積割合（ＶｆＸ）は３５Ｖｏｌ％であった。
（Ｙ材料の製造）
　上記Ｘ材料を作成した後に発生する端材よりＹ材料を作成した。具体的には、前記端材を市販の切断機に供給して切断する。切断機の切断刃寸法、切断刃間隔、粉砕時間、回転数を適宜変更して切断片の容積分布を測定することにより、切断片の容積を好ましい大きさに入る条件に調整することができる。さらに、切断片をフィルターに通し、一定粒度以下の切断片を回収する。フィルターを通過しない切断片は再度、切断機に供給して切断を行う。このように、フィルターの開口面積を調整することにより、好ましい切断片を集合体として得ることができる。
　得られた切断片の集合体にユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を追加投入して、Ｙ材料前駆体とした。このＹ材料前駆体を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させると共に、混練した混練物を準備し、プレス成形型内へ投入する直前の材料をＹ材料とする。
Ｙ材料に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長ＬｗＢを測定したところ０．３ｍｍであった。Ｙ材料の繊維体積割合（ＶｆＹ）は１０Ｖｏｌ％であった。
　溶融混練機の供給口から供給されたＹ材料前駆体は、加熱シリンダーで外部からの加熱溶融作用と材料自身のせん断発熱、およびスクリュー本体の回転に伴う混練作用により均一に溶融する。剪断流動により樹脂を混練する。Ｘ材料を切り出した残りの端材を、Ｙ材料の原料としたため、既に熱可塑性樹脂が炭素繊維に含浸している。このため、前記剪断流動の際の剪断力によって繊維が折損する程度を軽減でき、得られる繊維強化熱可塑性樹脂複合材料成形体中の炭素繊維の繊維長を長く保て、成形体の機械的特性を向上できた。
（プレス成形体の作成）
　Ｘ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２９０℃まで昇温し、図３に示したような成形上型４及び成形下型５からなる成形型内にＸ材料を配置した。図３に示すように、成形下型５には、プレス成形体の天面を形成するキャビティ領域の中央部（成形体における天面部の中央。図５の２０１）にＹ材料を射出するためのゲート６が１つ設けられている。成形型の温度は１５０℃である。
　成形体の立面部の厚みｔ１が３．０ｍｍ、天面部の厚みｔ２が２．０ｍｍとなるように、成形型キャビティを設計した。
　成形型を閉じ、Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めたことを圧力計により確認した後に、ゲート６からＹ材料を成形型内に射出した（Ｙ材料の加熱温度は２４０℃であり、Ｙ材料の射出圧力は１１０ｋｇｆ／ｍ２であった。約１０７８Ｐａ）。その後、プレス圧力５ＭＰａで１分間加圧して、Ｘ材料とＹ材料を同時にプレスし、図４の形状のプレス成形体を製造した。使用したＸ材料の全重量ＱＸと、使用したＹ材料の全重量ＱＹとの比であるＱＸ：ＱＹは、７３：２７であった。
　得られた成形体の立面部の厚みｔ１、立面部に占めるＸ領域の厚みｔｘ、立面部に占めるＹ領域の厚みｔｙ、天面部の厚みｔ２をそれぞれ測定した。
結果を表１に示す。
［比較例１］
　成形体の立面部の厚みｔ１が２．０ｍｍ、天面部の厚みｔ２が２．０ｍｍとなるように成形型キャビティを設計した。
　使用したＸ材料の全重量ＱＸと、使用したＹ材料の全重量ＱＹとの比であるＱＸ：ＱＹを、６９：３１としたこと以外は実施例１と同様にプレス成形を行い、成形体を得た。得ようとした成形体は立面厚みが実施例１に比べて薄かったため、成形型キャビティ領域の厚みが小さくなった。このためＹ材料が流動するための流路が狭かったため、射出材料が天面から立面を通ってフランジ部まで流れず、不完全な成形体となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１では、立面部の厚みが天面部の厚みよりも大きいプレス成形体を製造できた。実施例１は比較例１よりも少ない重量比率のＹ材料（射出成形材料）を用いたにもかかわらず、立面部に占めるＹ領域の厚みの方が立面部に占めるＸ領域の厚みよりも大きくなっており、Ｙ材料が天面を形成するキャビティ領域から立面を形成するキャビティ領域にスムーズに流動したと考えられる。また、実施例１で得られた成形体の断面模式図は図２のようになっており、面内方向の端部（フランジ部の端部）はＹ領域のみで形成されていた。
　すなわち、実施例１で製造したプレス成形体は、少なくとも１つの面内方向の端部に向けてＹ材料からなるＹ領域の占める割合が増加しており、少なくとも１つの面内方向の端部がＹ材料からなるＹ領域のみで形成されていた。
［参考実施例、参考比較例］
　本発明における更なる効果である、炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む複合材料（原料）のロスを低減でき、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数を多くすることができる点を検証するため、以下の参考実験を行った。
（ショートショットの評価）
　得られたプレス成形体のフランジ部（端部）を観察し、ショートショット（欠け）の発生状況を以下の基準で評価した。
　Ｐｅｒｆｅｃｔ：欠けが無かった。
　Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：部分的な欠けが１箇所有った。
　Ｇｒｅａｔ：部分的な欠けが２箇所有った。
　Ｇｏｏｄ：長さ方向又は幅方向のいずれか１方向のフランジ部に連続的な欠けが発生した。
　Ｂａｄ：長さ方向と幅方向のフランジ部に連続的な欠けが発生した。
［参考実施例１］
（原料基材の製造）
　炭素繊維として、繊維長２０ｍｍにカットした帝人株式会社製の炭素繊維“テナックス”（登録商標）ＳＴＳ４０－２４Ｋ（平均繊維径７μｍ、単繊維数２４，０００本）を使用し、樹脂として、ユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を用いて、米国特許第８９４６３４２号に記載された方法に基づき二次元ランダムに炭素繊維が配向した炭素繊維およびナイロン６樹脂の複合材料を作成した。得られた複合材料を２６０℃に加熱したプレス装置にて、２．０ＭＰａにて５分間加熱し、平均厚み１.５ｍｍ、幅８００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの板状の原料基材（複合材料Ｍ）を得た。板状の原料基材に含まれる炭素繊維の解析を行ったところ、炭素繊維体積割合（Ｖｆ）は３５Ｖｏｌ％、炭素繊維の繊維長は一定長であり、重量平均繊維長は２０ｍｍであった。
（Ｘ材料の作成）
　Ｘ材料（図１５のＸｍ）を、図１５のように板状の原料基材からカットして作成した（切り出したＸ材料はすべて同じ形状である）。なお、図１９は、切り出したＸ材料（図１５のＸｍ）の平面図であり、長さａ１、ａ３、ａ４、及びａ６は５０ｍｍであり、長さａ２は２６０ｍｍであり、長さａ５は３８０ｍｍであった。Ｘ材料に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長ＬｗＡは２０ｍｍであり、Ｘ材料の繊維体積割合（ＶｆＸ）は３５Ｖｏｌ％であった。
（Ｙ材料の製造）
　上記Ｘ材料（図１５のＸｍ）を作成した後に発生する端材（図１５のＸｍを切り抜いた残りの部分）よりＹ材料を作成した。具体的には、前記端材を市販の切断機に供給して切断する。切断機の切断刃寸法、切断刃間隔、粉砕時間、回転数を適宜変更して切断片の容積分布を測定することにより、切断片の容積を好ましい大きさに入る条件に調整することができる。さらに、切断片をフィルターに通し、一定粒度以下の切断片を回収する。フィルターを通過しない切断片は再度、切断機に供給して切断を行う。このように、フィルターの開口面積を調整することにより、好ましい切断片を集合体として得ることができる。
　得られた切断片の集合体にユニチカ社製のナイロン６樹脂Ａ１０３０を追加投入して、Ｙ材料前駆体とした。このＹ材料前駆体を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させると共に、混練した混練物を準備し、プレス成形型内へ投入する直前の材料をＹ材料とする。Ｙ材料に含まれる炭素繊維の重量平均繊維長ＬｗＢ を測定したところ０．３ｍｍであった。Ｙ材料の繊維体積割合（ＶｆＹ ）は１０Ｖｏｌ％であった。
　溶融混練機の供給口から供給されたＹ材料前駆体は、加熱シリンダーで外部からの加熱溶融作用と材料自身のせん断発熱、およびスクリュー本体の回転に伴う混練作用により均一に溶融する。剪断流動により樹脂を混練する。Ｘ材料を切り出した残りの端材を、Ｙ材料の原料としたため、既に熱可塑性樹脂が炭素繊維に含浸している。このため、前記剪断流動の際の剪断力によって繊維が折損する程度を軽減でき、得られる繊維強化熱可塑性樹脂複合材料成形体中の炭素繊維の繊維長を長く保て、成形体の機械的特性を向上できた。
（プレス成形体の作成）
　Ｘ材料を１２０℃の熱風乾燥機で４時間乾燥した後、赤外線加熱機により２９０℃まで昇温し、図１７に示したような成形上型４及び成形下型５からなる成形型内にＸ材料を配置した。図１７に示すように、成形下型５には、プレス成形体の天面となる領域の中央部にＹ材料を射出するためのゲート６が１つ設けられている。成形型の温度は１５０℃である。
　成形型を閉じ、Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めたことを圧力計により確認した後に、ゲート６からＹ材料を成形型内に射出した（Ｙ材料の加熱温度は２４０℃であり、Ｙ材料の射出圧力は１１０ｋｇｆ／ｍ２であった。約１０７８Ｐａ）。その後、プレス圧力５ＭＰａで１分間加圧して、Ｘ材料とＹ材料を同時にプレスし、図４の形状のプレス成形体を製造した。
　使用したＸ材料の全重量ＱＸ と、使用したＹ材料の全重量ＱＹ との比であるＱＸ ：ＱＹは、７３：２７であった。
　結果を表２に示す。
［参考実施例２～５］
　プレス圧力、射出の際のＹ材料の加熱温度及びＹ材料の射出圧力を下記表２に示したように変更した以外は参考実施例１と同様にプレス成形体を製造した。
［参考比較例１］
　参考実施例１と同様に原料基材を製造した。
　Ｘ材料（図１６のＸｍ）を、図１６のように板状の原料基材からカットして作成した（切り出したＸ材料はすべて同じ形状である）。Ｘ材料（図１６のＸｍ）は長さ４８０ｍｍ、幅３６０ｍｍの板状であった。このＸ材料を用い、かつＹ材料を用いないこと以外は参考実施例１と同様にプレス成形を行い、プレス成形体を製造した。
　なお、参考実施例１～５で製造したプレス成形体は、少なくとも１つの面内方向の端部に向けてＹ材料からなるＹ領域の占める割合が増加しており、少なくとも１つの面内方向の端部がＹ材料からなるＹ領域のみで形成されていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　参考実施例１～５では、ショートショットの結果がＧｏｏｄ以上であったが、Ｙ材料を用いていない参考比較例１はＢａｄであった。また、参考実施例１～５では、Ｘ材料（図１５のＸｍ）を、図１５のように板状の原料基材１３０１からカットして作成しており、その際に発生した端材１３０２を用いて、別のプレス成形用の成形材料（Ｘ材料）を作成することも可能であるし、端材１３０２を用いてＹ材料を作成することも可能である。したがって、原料である複合材料のロスを低減でき、１枚の複合材料から切り出すことができる成形材料の数を多くすることができる。
　また、参考実施例１～５では、Ｘ材料に加えてＹ材料を用いており、Ｘ材料のみ用いた参考比較例１よりもプレスの圧力を均一に加えることができる。
　参考比較例１では、パターンカットせず、矩形形状の成形材料をそのまま用いたため、成形体となった際、４つの角部の重さが重くなった（余分な肉厚部が発生した）。また、成形体に余分な肉厚部分が発生した分、参考実施例のように、別のプレス成形用の成形材料やＹ材料を作成することもできなかった。
１　プレス成形体
２　天面部
３　立面部
ｔ１　立面部の厚み
ｔ２　天面部の厚み
Ｆ　フランジ部
Ｘ　Ｘ領域
Ｙ　Ｙ領域
４　成形上型
５　成形下型
６　ゲート
７　天面部を形成するキャビティ領域
８　立面部を形成するキャビティ領域
９　フランジ部を形成するキャビティ領域
２０１　射出用ゲートの位置
Ｔ１　立面部を形成するキャビティ領域の厚み
Ｔ２　天面部を形成するキャビティ領域の厚さ
ｔＸ０　加熱前のＸ材料の厚み
ｔＸ１　加熱後のスプリングバックしたＸ材料の厚み
８０１　成形上型に引きずられて作成された天面部
１００１　リブ（Ｙ材料で作成）
ＸＹ　遷移区間ＸＹ
Ｘｍ　Ｘ材料
Ｓ　ショートショット
１３０１　原料基材（複合材料Ｍ）
１３０２　端材
 

Claims (18)

  1. 　Ｘ材料を成形型内に配置する工程、
    　前記成形型を閉じて、前記Ｘ材料の一部に圧力が加わり始めた後、混練された材料であるＹ材料を前記成形型内に射出する工程、及び
    　前記Ｘ材料と前記Ｙ材料とを前記成形型内でコールドプレスして、一体成形する工程、
    　を有するプレス成形体の製造方法であって、
    　前記Ｘ材料は、重量平均繊維長ＬｗＡの炭素繊維Ａ及び熱可塑性樹脂ＲＸを含み、
    　前記Ｙ材料は、重量平均繊維長ＬｗＢの炭素繊維Ｂ及び熱可塑性樹脂ＲＹを含み、
    　ＬｗＢ＜ＬｗＡであり、
    　ＬｗＡが１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、
    　前記Ｘ材料は、スプリングバック量が１．０超１４．０未満であり、
    　前記プレス成形体は、立面部と天面部を有し、
    　前記コールドプレスにおいて、前記Ｙ材料を、前記立面部を形成するキャビティ領域以外のキャビティ領域から前記立面部を形成するキャビティ領域に流動させ、
    　前記立面部の厚みｔ１と、前記天面部の厚みｔ２が、ｔ１＞ｔ２を満たす、
    プレス成形体の製造方法。
  2. 　前記成形型の前記天面部を形成するキャビティ領域に前記Ｙ材料を射出する、請求項１に記載のプレス成形体の製造方法。
  3. 　前記Ｘ材料は、前記炭素繊維Ａ及び前記熱可塑性樹脂ＲＸを含む複合材料Ｍから切り出されたものである、請求項１又は２に記載のプレス成形体の製造方法。
  4. 　前記Ｙ材料は、前記複合材料Ｍから前記Ｘ材料を切り出した残りの端材を原料として得られたものである、請求項３に記載のプレス成形体の製造方法。
  5. 　前記Ｘ材料は前記複合材料Ｍからパターンカットされて切り出されたものである、請求項３又は４に記載のプレス成形体の製造方法。
  6. 　使用する前記Ｘ材料の体積ＶＸと、使用する前記Ｙ材料の体積ＶＹとが、ＶＸ≧ＶＹの関係を満たす、請求項１～５のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  7. 　重量平均繊維長ＬｗＢは１．０ｍｍ以下である、請求項１～６のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  8. 　前記プレス成形体が、断面形状がハット形状である部分を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  9. 　前記Ｘ材料の繊維体積割合ＶｆＸと、前記Ｙ材料の繊維体積割合ＶｆＹとの関係が、ＶｆＸ≧ＶｆＹである、請求項１～８のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  10. 　前記Ｘ材料が板状であり、前記Ｘ材料の面内方向に前記Ｙ材料を流動して延面して、前記プレス成形体を製造する、請求項１～９のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  11. 　前記Ｙ材料が、前記複合材料Ｍから前記Ｘ材料を切り出した後に残った端材を砕いた材料を含む、請求項３～５のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  12. 　前記プレス成形体がフランジ部を有し、前記フランジ部の少なくとも１つの端部が前記Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  13. 　前記成形型は、前記立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、前記天面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ２とが、Ｔ１＞Ｔ２であるキャビティを有する、請求項１～１２のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  14. 　使用する前記Ｘ材料の全重量ＱＸと、使用する前記Ｙ材料の全重量ＱＹとの比であるＱＸ：ＱＹが、９９：１～５０：５０であり、
    　前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部に向けて、前記Ｙ材料からなるＹ領域の占める割合が増加している、請求項１～１３のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
  15. 　前記プレス成形体の少なくとも１つの面内方向の端部が、前記Ｙ材料からなるＹ領域のみで形成されている、請求項１４に記載のプレス成形体の製造方法。
  16. 　前記プレス成形体は、前記Ｘ材料からなるＸ領域と、前記Ｙ材料からなるＹ領域とが積層された遷移区間ＸＹを有し、
    　前記Ｙ領域のみで形成されている面内方向の端部が、前記遷移区間ＸＹのＹ領域と連続的に形成されている、請求項１５に記載のプレス成形体の製造方法。
  17. 　前記立面部を形成するキャビティ領域の厚みＴ１と、スプリングバックしたＸ材料の板厚ｔＸ１とが、Ｔ１＞ｔＸ１を満たす、請求項１３に記載のプレス成形体の製造方法。
  18. 　前記Ｘ材料の形状は、前記プレス成形体の３次元形状から、コンピューターにて逆成形解析により展開された形状である、請求項１～１７のいずれか１項に記載のプレス成形体の製造方法。
     
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